CN106382458A - 基于闭环控制的lng潜液泵控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统及控制方法，包括为加气机提供加气动力的LNG潜液泵、用于控制所述LNG潜液泵工作状态的控制柜；用于计费的收费系统；其特征在于：所述控制柜内设置有可编程控制器；所述可编程控制器通过变频器与LNG潜液泵电连接；至少还包括：用于监测储液罐内压力的第一压力传感器、用于监测储液罐内液位的液位传感器、用于监测LNG潜液泵压力的第二压力传感器、用于监测LNG潜液泵溢液口压力的第三压力传感器、用于监测仪表风压力的第四压力传感器；所述可编程控制器的I/O端口分别与第一压力传感器、液位传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器电连接。

Description

基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种加气设备技术领域，特别是涉及一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统及控制方法。

背景技术

目前，随着社会的快速发展，天然气作为清洁能源，越来越受到人们的关注，在天然气加气的过程中，加气机是普遍采用的一种设备，目前，传统的加气机主要是采用固定频率的泵组进行驱动，因此整个加气过程速率一致，通过实际环节发现，虽然这种结构的加气机结构简单，但是在加气量大的情况下加气时间长，且汽车加满后无法立即停泵，造成LNG管道中残留大量液体，长时间放置容易产生安全隐患，完全放空又会产生浪费。

发明内容

本发明的发明目的是克服现有技术的不足，提出一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统及控制方法，该专利通过闭环控制的方式，实现加气过程的速率可控可调，进而提高加气的效率，同时增加安全性。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统，包括为加气机提供加气动力的LNG潜液泵、用于控制所述LNG潜液泵工作状态的控制柜；用于计费的收费系统；其特征在于：所述控制柜内设置有可编程控制器；所述可编程控制器通过变频器与LNG潜液泵电连接；至少还包括：用于监测储液罐内压力的第一压力传感器、用于监测储液罐内液位的液位传感器、用于监测LNG潜液泵压力的第二压力传感器、用于监测LNG潜液泵溢液口压力的第三压力传感器、用于监测仪表风压力的第四压力传感器；所述可编程控制器的I/O端口分别与第一压力传感器、液位传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器电连接。

本发明还采用了如下的附加技术特征：

进一步：还包括不间断电源；所述不间断电源分别与变频器、可编程控制器、收费系统电连接。

一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统的控制方法，至少包括如下步骤：

步骤101、通过加气机设置加气量或加气金额，随后可编程控制器接收第一压力传感器、液位传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器的监测数据；

步骤102、所述可编程控制器内提前预置有加气环节，所述加气环节包括：加气速率从0平滑加速至最高值的加速环节、加气速率从最高值平滑降速至0的减速环节；当加气机开始加气时，可编程控制器首先通过变频器进而控制LNG潜液泵执行加速环节；随后可编程控制器通过变频器进而控制LNG潜液泵执行减速环节。

进一步：所述加气环节还包括位于加速环节和减速环节之间的匀速环节。

进一步：所述加速环节和加速环节的触发信号和加气量之间的关系为：

u(t)＝K_p e(t)

$u\left(t\right)=K_P\[e\left(t\right)+\frac{1}{T_I}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)dt+T_D\frac{de\left(t\right)}{dt}\]$

其中：u(t)为触发信号，K_p为比例放大系数；T₁为积分时间；T_D为微分时间；t为时间。

本发明具有的优点和积极效果是：

一、通过采用上述技术方案，本发明利用闭环控制的原理，通过加气量的变化进而控制变频器的输出功率，最终实现对加气过程的变速控制，进而实现提高加气效率的目的；

二、通过采用上述技术方案，本发明利用变频器控制后，即可实现控制过程的平滑加速和平滑减速；最终使得加气结束时，LNG管道中仅仅残留小部分或者是没有剩余液体，这样一方面节约了能源，另外一方面也提高了安全系数。

附图说明

图1是本发明的电路框图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1，一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统，包括为加气机提供加气动力的LNG潜液泵、用于控制所述LNG潜液泵工作状态的控制柜；用于计费的收费系统；所述控制柜内设置有可编程控制器PLC；所述可编程控制器通过变频器与LNG潜液泵电连接；至少还包括：用于监测储液罐内压力的第一压力传感器、用于监测储液罐内液位的液位传感器、用于监测LNG潜液泵压力的第二压力传感器、用于监测LNG潜液泵溢液口压力的第三压力传感器、用于监测仪表风压力的第四压力传感器；所述可编程控制器的I/O端口分别与第一压力传感器、液位传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器电连接。

在本优选实施例中：可编程控制器选择的是西门子S300系列314C-2DP可编程控制器；变频器所在配电机柜，为LNG潜液泵提供电源。根据潜液泵电机实际需要提供所需电源电压，达到节能、调速的目的。进而控制加气机加气枪LNG液体流量。可编程控制器与配电机柜之间通过模拟量信号输出线路连接；配电机柜与变频器之间通过4X6mm²的电源线电连接；在配电机柜上设置有保证安全用的加气机启动/停止按钮；

在本优选实施例中，加气机端加气量设定值、当前加气量反馈值、增益、积分时间、微分时间等作为输入端，通过可编程控制器内的PID控制算法，变频器频率输出值控制变频器，调节LNG潜液泵转速，使其平滑稳定无扰动的运行，当加气量趋近设定值时潜液泵转速降低，加气量达到设定值时，加气机输出停止信号。功能块停止工作，输入为零，变频器无电流输出，LNG潜液泵停止工作。

为了防止断电事故的发生：还包括不间断电源UPS；所述不间断电源分别与变频器、可编程控制器、收费系统电连接。

一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统的控制方法，至少包括如下步骤：

步骤101、通过加气机设置加气量或加气金额，随后可编程控制器接收第一压力传感器、液位传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器的监测数据；

步骤102、所述可编程控制器内提前预置有加气环节，所述加气环节包括：加气速率从0平滑加速至最高值的加速环节、加气速率从最高值平滑降速至0的减速环节；当加气机开始加气时，可编程控制器首先通过变频器进而控制LNG潜液泵执行加速环节；随后可编程控制器通过变频器进而控制LNG潜液泵执行减速环节。

进一步：所述加气环节还包括位于加速环节和减速环节之间的匀速环节。

进一步：所述加速环节和加速环节的触发信号和加气量之间的关系为：

u(t)＝K_p e(t)

$u\left(t\right)=K_P\[e\left(t\right)+\frac{1}{T_I}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)dt+T_D\frac{de\left(t\right)}{dt}\]$

其中：u(t)为触发信号，K_p为比例放大系数；T₁为积分时间；T_D为微分时间；t为时间。

以上对本发明的一种实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统，包括为加气机提供加气动力的LNG潜液泵、用于控制所述LNG潜液泵工作状态的控制柜；用于计费的收费系统；其特征在于：所述控制柜内设置有可编程控制器；所述可编程控制器通过变频器与LNG潜液泵电连接；至少还包括：用于监测储液罐内压力的第一压力传感器、用于监测储液罐内液位的液位传感器、用于监测LNG潜液泵压力的第二压力传感器、用于监测LNG潜液泵溢液口压力的第三压力传感器、用于监测仪表风压力的第四压力传感器；所述可编程控制器的I/O端口分别与第一压力传感器、液位传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器电连接。

2.根据权利要求1所述基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统，其特征在于：还包括不间断电源；所述不间断电源分别与变频器、可编程控制器、收费系统电连接。

3.一种如权利要求2所述基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统的控制方法，其特征在于：至少包括如下步骤：

步骤101、通过加气机设置加气量或加气金额，随后可编程控制器接收第一压力传感器、液位传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器的监测数据；

步骤102、所述可编程控制器内提前预置有加气环节，所述加气环节包括：加气速率从0平滑加速至最高值的加速环节、加气速率从最高值平滑降速至0的减速环节；当加气机开始加气时，可编程控制器首先通过变频器进而控制LNG潜液泵执行加速环节；随后可编程控制器通过变频器进而控制LNG潜液泵执行减速环节。

4.根据权利要求3所述基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统的控制方法，其特征在于：所述加气环节还包括位于加速环节和减速环节之间的匀速环节。

5.根据权利要求3或4所述基于闭环控制的LNG潜液泵控制系统的控制方法，其特征在于：所述加速环节和加速环节的触发信号和加气量之间的关系为：

u(t)＝K_pe(t)

$u\left(t\right)=K_P\[e\left(t\right)+\frac{1}{T_I}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)dt+T_D\frac{de\left(t\right)}{dt}\]$

其中：u(t)为触发信号，K_p为比例放大系数；T₁为积分时间；T_D为微分时间；t为时间。