Автоматическая система управленияустановками низкотемпературнойсепарации газа

 

1 Ц 794204

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.04.79 (21) 2752959/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл.

Е 21В 44/00

G 05D 27/00

Гооударстеенный комитет (53) УДК 622.276 (088.8) mi делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Б. Ф. Тараненко, М. А. Корженко и Д. Б. Лянгузов (71) Заявитель Специальное проектно-конструкторское бюро «Промавтоматика» (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

УСТАНОВКАМИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ

ГАЗА

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления и регулирования технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на газоконденсатных место- 5 рождениях, обустроенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.

Известна система для автоматического управления установками низкотемпературной сепарации газа, содержащая установки 10 низкотемпературной сепарации газа, которые соединены через исполнительные механизмы и трубопроводы со скважинами и подключены к газосборному коллектору, на котором установлен регулятор давления, 15 регулятор расхода газа, выход которого связан с исполнительным механизмом, а один из входов — с датчиком расхода газа, амплитудные ограничители, выходы которых соединены со вторыми входами соот- 20 ветствующих регуляторов расхода, а входы — с регулятором давления (1).

При изменении отбора газа с промысла, давление в газосборном коллекторе отклоняется от заданногс значения. Регулятор 25 давления воспринимает это отклонение и через амплитудный ограничитель изменяет задание соответствующему регулятору расхода. Регуляторы расхода воздействуют на соответствующие исполнительные механиз- чп мы до тех пор, пока производительность соответствующей установки НТС не станет равной заданному значению.

Амплитудные ограничители предназначены для предотвращения перегрузок установок НТС. Они настроены таким образом, что сигнал проходит через них к регуляторам расхода без изменения только в том случае, когда величина этого сигнала не превышает значения, соответствующего максимально допустимой производительности установки НТС. В другом случае на выходе соответствующего амплитудного ограничителя остается сигнал постоянного значения, соответствующий максимально допустимой производительности установки

HT(. Это значение и поддерживает автоматический регулятор расхода газа, Автоматическая система управления обеспечивает равномерное или заданное распределение отбора газа между установками НТС, а также защиту установок от перегрузок, но не позволяет оптимальным образом использовать пластовую энергию газа для извлечения из него углеводородного конденсата, так как закон распределения суммарной производительности заранее предопределен настройкой.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является автоматиче794204

15 0

30

3 ская система управления, содержащая установки низкотемпературпой сепарации газа, которые соединены через исполнительные механизмы и трубопроводы со скважинами, и подключены через датчики расхода газа и конденсата к идентификаторам, регулятор расхода газа, выход которого связан с исполнительным механизмом, а один из входов — подключен к одному из выходов датчика расхода газа, при этом второй вход регулятора расхода газа подсоединен к выходам соответствующих амплитудных ограничителей. Кроме этого, система содержит датчик и регулятор удельного приращения расхода конденсата, причем датчик расхода конденсата подсоединен к первому входу идентификатора, ко второму входу которого подключен датчик расхода газа, связанный одновременно с первым входом датчика удельного приращения 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 и датчика удельного приращения расхода конденсата, а вы од— со входом амплитудного ограничителя (2).

Известная система обеспечивает OHTHмальное распределение суммарной производительности между установками Н i С.

Однако, указанная система являегся сложной, а в связи с этим — значительная стоимость ее.

Целью изобретения является упрощение системы.

Цель достигается тем, что система снабжена нелинейным функциональным преооразователем, llpH 3TQM первый Вхор нслинейного функционального преобразователя подключен к выходу идентификатора, второй вход — к выходу регулятора давления газа, а выход нелинейного функционального преобразователя подключен ко второму входу регулятора расхода газа.

Принципиальная схема автомагической системы управления pcTBHQBKBMH li i (Ноказана на чертеже.

Система включает установки НТС 1, которые со стороны входа соединены труоопроводами 2 со скважинами 3, а труоопроводами 4 — с газосборным коллектором б, на котором установлен регулятор давления газа b. На выходах из установок Н1С установлены датчики расхода газа 7, подключенные к первым входам соответствуюгцих регуляторов расхода газа 8, связанных с исполнительными механизмами 9, установленными на входе в установки Н1С i. iia каждой установке Н1С 1 установлены также датчик расхода конденсата 10 и идентификатор li, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно, дBTчики 7 и 10 расхода газа и конденсата.

5О дд

4

Автоматическая система также содержит установленный на каждой установке НТС 1 нелинейный функциональный преобразователь 12, первый вход которого соединен с выходом идентификатора 11, второй — с регулятором давления б, а выход — со вторым входом регулятора расхода газа 8.

Автоматическая система управления работает следующим образом.

Давление газа в газосборном коллекторе

5 остается постоянным, если суммарный поток газа из установок НТС 1 равен отбору газа из этого коллектора. При изменении отбора газа давление в коллекторе 5 отклоняегся от заданного значения. Величину отклонения воспринимает регулятор давления газа б и преобразует ее в регулирующее воздействие Х, которое поступает на второй вход нелинейных функциональных преобразователей 12. На первый вход этих преобразователей поступает информация от идентификатора 11. Последние по измеренным значениям расхода газа и конденсата (датчики расхода 7 и 10) определяют коэффициенты В;, С,, D, математической модели i-ой установки НТС. Нелинейные функциональные преобразователи, принимая значения л, В,, C;, D; по формуле определяют оптимальную производительность i-ой установки lii C. 11ри этом, если

q,)q,, то в качестве оптимальной принимается @= ф и если (jan ljl, то ф= ф, где @ и д;" — минимально и максимально допустимые производительности установок

Н1С.

Выходной сигнал нелинейных функциональных преобразователей 12, пропорциональный оптимальной производительности соответствующеи установки Н i i, как задание, на вход регуляторов расхода газа 8. Последние сравнивают текущую производительность установки НТС, измеренную датчиком расхода газа 7, с заданной и воздействует на свои исполнительные механизмы 9 до тех пор, пока текущий расход газа не станет равным заданному. iipH этом отклонение давления в газосборном коллекторе уменьшается. Если величина отклонения давления не равна нулю, то регулятор давления газа б продолжает изменять регулирующее воздействие ), в результате чего нелинейные функциональныепреобразователи 12 также изменяют по закону (1) задание регулятор ам р а схода газ а 8.

11роцесс регулирования продолжается до тех пор, пока отклонение давления в газосборном коллекторе 5 (от заданного значения) не станет равным нулю, т. е. до тех пор, пока суммарная производительность установок НГС не сганет равной текущему отбору газа.

794204

Покажем, что реализация алгоритма управления (1) обеспечивает максимум добычи конденсата. Согласно описанию системыпрототипа суммарная добыча конденсата равна

= Q (А, + В,.Ч,. + С,.q; + .О,ЧЗ).

i-1

Задача состоит в определении таких производительностей установок НТС Ч, из до- )0 пустимой области

Ч, < qi 4 Ч -) (3) (2) при которых целевая функция (2) принимает максимальное значение и выполняется условие материального баланса ,« Чс = (4)

1=1 где G — общий отбор газа из газосборного коллектора.

Целевая функция (2) выпукла. Поэтому задача (2) — (4) может быть решена методом неопределенных множителей Лангранька, согласно которому решение оптимально, если

yGp дую = Вю+ 2Ciqi + З Э,Ч =Лi=l, и, (5)

2 д 7ф дЧс т. е,, если производные от функции выхода 30 конденсата по нагрузке каждой установки

НТС равны друг другу и равны неопределенному множителю Л. В предложенной системе также, как и в системе-прототипе, дд значение Л= формируется регулятодд; ром давления 6 до тех пор, пока не будет выполнено условие (4). Поэтому в установившемся режиме значение Л известно. Коэффициенты В;, C;, D; определяются иден- 40 тификаторами 11 по измеренным значениям расхода газа и конденсата. При этом используются алгоритмы, приведенные, например, в книге Растрыгин Л. А., Маджаров Н. Е. Введение в идентификацию объ- 45 ектов управления. «Энергия», М., 1977 г.

Решая уравнение (5) относительно Ч,для каждой установки НТС получаем выражение (1). Таким образом, поддерживая производительность каждой установки НТС 50 равной значению, определенному по (1), мы удовлетворяем условию (5) и, следовательно, максимизируем суммарную добычу конденсата. Если вычисленное по (1) значение q, вышло за пределы (3), то в каче- 55 стве оптимального принимаем соответствующее предельное значение производительности. Эту нелинейную операцию также вы6 полняет нелинейный функциональный преобразователь 12.

Технико-экономическое преимущество предложенной автоматической системы управления состоит в ее упрощении, достигнутом в результате исключения из системы амплитудного ограничителя, датчика и регулятора удельного приращения расхода конденсата, установленных в системе-прототипе на каждой установке НТС. Это позволяет уменьшить стоимость системы.

Кроме того, исключение из системы управления промежуточных элементов, позволяет повысить качество процесса управления, уменьшить время регулирования, степень колебательности и т. д.

Экономический эффект от использования предложенной системы может быть получен газодобывающим предприятием за счет уменьшения затрат на ее приобретение и эксплуатацию (ориентировочно на 5 "/О ) .

Формула изобретения

Автоматическая система управления установками низкотемпературной сепарации газа, включающая установки низкотемпера- турной сепарации, которые соединены через исполнительные механизмы и трубопроводы со скважинами и подключены через датчики расхода газа и конденсата к идентификаторам, регулятор расхода газа, выход которого связан с исполнительным механизмом, а один из входов — подключен к одному из выходов датчика расхода газа, другой выход которого подключен к газоотборному коллектору, на котором установлен регулятор давления газа, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью ее упрощения, она снабжена нелинейным функциональным преобразователем, при этом первый вход нелинейного функционального преобразователя подключен к выходу идентификатора, второй вход — к выходу регулятора давления газа, а выход нелинейного функционального преобразователя подключен ко второму входу регулятора расхода газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тараненко Б. Ф. «Автоматическое управление установками низкотемпературной сепарации газа», М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2581092, кл. Е 21В 43/00, 005D

27i00, 15.02.78.

794204

Составитель Г. Данилова

Редактор В. Большакова Техред И. Пенчко Корректор Т. Трушкина

Заказ 42/18 Изд. Ко 143 Тираж 634 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография. пр. Сапунова, 2