CN111399561B - 一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法 - Google Patents

一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111399561B
CN111399561B CN202010177813.3A CN202010177813A CN111399561B CN 111399561 B CN111399561 B CN 111399561B CN 202010177813 A CN202010177813 A CN 202010177813A CN 111399561 B CN111399561 B CN 111399561B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
regeneration device
control signal
control
triethylene glycol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010177813.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111399561A (zh
Inventor
张早校
王磊
仝淑月
高继峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202010177813.3A priority Critical patent/CN111399561B/zh
Publication of CN111399561A publication Critical patent/CN111399561A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111399561B publication Critical patent/CN111399561B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/01—Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/13—Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures
    • G05D23/1393—Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures characterised by the use of electric means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/106—Removal of contaminants of water
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • G05B13/027—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using neural networks only
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法，第一、第二温度控制回路分别通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对其顶部温度进行控制，以及调节进入再生装置底部燃料气流量对其底部温度进行控制。第一、第二温度控制回路均包括前馈控制与反馈控制结构，前馈控制信号与反馈控制信号经加法器进行加权运算后作用于对应的阀门进行调节，其中加权运算的权值根据实时温度偏差进行动态更新。本发明提高了三甘醇脱水装置温度控制的准确性与及时性。

Description

一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法
技术领域
本发明涉及天然气化工领域，尤其涉及一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法。
背景技术
从油、气井开采出的天然气会含有大量的饱和蒸汽甚至游离液滴，当含水量超过一定范围时，不仅会降低管线输送能力，同时，由于输送压力和周边环境的变化，形成的水合物和酸性物质还会对管道产生腐蚀，甚至造成用户燃气加热炉燃烧器熄火，存在严重的安全隐患，因此需要通过脱水环节降低外输天然气的含水量。目前，三甘醇脱水工艺由于其具有吸湿性好、露点降高、蒸汽压低、气象携带损失小、装置投资及运行费用低等优点，广泛应用于天然气脱水环节中。
典型的三甘醇脱水工艺流程可以分为低温高压天然气脱水与高温低压三甘醇再生两个阶段。在三甘醇脱水工艺中，作为吸收剂的三甘醇利用其亲水特性脱除天然气中的水分，吸收了水分的三甘醇经闪蒸后进入再生装置提升三甘醇贫液的浓度，实现了三甘醇的循环利用。
在三甘醇脱水工艺中，再生装置的温度控制至关重要。再生装置温度过高会导致三甘醇热降解损失以及能源浪费，再生装置温度过低会导致三甘醇贫液浓度低，无法满足天然气的脱水要求。现有的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统一般是采用单回路闭环控制对再生装置底部的温度进行控制。由于再生装置多为塔式结构，这种温度控制系统无法控制全塔的温度分布，控制精度低；同时，针对外界干扰作用与变工况运行，控制系统响应存在一定程度的延迟。
因此在三甘醇脱水工艺中寻求一种控制精度高、响应及时的温度控制系统尤为重要。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法，本发明能够实现再生装置整体温度分布的准确控制，并且可以对于外界干扰作用与变工况运行进行及时响应。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，包括吸收装置、闪蒸罐、再生装置、贫富液换热器、第一温度控制回路和第二温度控制回路，第一温度控制回路用于通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对再生装置顶部温度进行控制，第二温度控制回路用于通过调节进入再生装置底部燃料气流量对再生装置底部温度进行控制；
第一温度控制回路包括第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构，第一前馈控制结构与吸收装置的天然气进口管线连接，再生装置顶部温度反馈控制结构与再生装置顶部以及闪蒸罐连接，第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构连接；
第二温度控制回路包括第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构，第二前馈控制结构与吸收装置的三甘醇富液出口管线连接，再生装置底部温度反馈控制结构与再生装置底部以及燃料气入口端连接，第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构连接。
优选的，第一温度控制回路中，第一前馈控制结构包括第一流量传感器和第一流量控制器，再生装置顶部温度反馈控制结构包括第一温度传感器、第一温度控制器、第一加法器、第一电磁阀、手动阀和旁路管线，第一流量传感器布置在天然气进口管线上，第一流量控制器与第一流量传感器相连，第一温度传感器布置在再生装置顶部，第一温度控制器与第一温度传感器相连，第一流量控制器和第一温度控制器均与第一加法器相连；第一加法器与第一电磁阀相连接，第一电磁阀的入口与吸收装置的三甘醇富液出口管线相连，第一电磁阀的一出口与主路管线的入口相连，第一电磁阀的另一出口通过旁路管线与手动阀的一入口相连，手动阀的另一入口与再生装置的主路管线的出口相连，手动阀的出口连接闪蒸罐进口管线。
优选的，第一电磁阀为一进两出的三通阀，手动阀为两进一出的三通阀。
优选的，第二温度控制回路中，第二前馈控制结构包括第二流量传感器和第二流量控制器，再生装置底部温度反馈控制结构包括第二温度传感器、第二温度控制器、第二加法器和第二电磁阀；
第二流量传感器布置在三甘醇富液出口管线上，第二流量控制器与第二流量传感器相连，第二温度传感器布置在再生装置底部，第二温度控制器与第二温度传感器相连，第二流量控制器和第二温度控制器均与第二加法器相连，第二电磁阀布置在燃料气进口管线上，第二电磁阀与第二加法器相连。
优选的，第二电磁阀为一进一出两通电磁阀。
优选的，吸收装置、闪蒸罐和再生装置均与贫富液换热器相连。
一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制方法，采用本发明所述的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统进行，包括如下过程：
当用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统受到外界扰动作用或变工况运行时：
第一前馈控制结构感知进口天然气流量的变化，并发出控制信号u11；
再生装置顶部温度反馈控制结构感知再生装置顶部温度的变化，并发出控制信号u12，并将控制信号u11与控制信号u12进行加权运算后得到控制信号u1，根据控制信号u1进行流量分配来调节进入再生装置顶部冷却介质的流量，实现对再生装置顶部的温度控制；
第二前馈控制结构感知进入再生装置三甘醇富液流量变化，并发出控制信号u21；
再生装置底部温度反馈控制结构感知再生装置底部温度的变化，并发出控制信号u22，并将控制信号u21与控制信号u22进行加权运算后得到控制信号u2，根据控制信号u2，调节进入再生装置底部燃料气的流量，实现对再生装置底部的温度控制。
优选的，控制信号u1与控制信号u2根据如下公式计算：
u1＝ω1u11+(1-ω1)u12
u2＝ω2u21+(1-ω2)u22
其中，ω1为控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值，ω2为控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值。
优选的，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值ω1，控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值ω2，在温度控制过程中动态更新，动态更新方法如下：
设置再生装置顶部与底部温度的设定值，设置第一前馈控制结构、再生装置顶部温度反馈控制结构、第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构的控制参数，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时权值更新速率η1与初始权值
Figure BDA0002411403780000043
，控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时权值更新速率η2与初始权值
Figure BDA0002411403780000044
；
根据历史数据库中的再生装置顶部温度T1、再生装置底部温度T2、进口天然气流量Q1、进入再生装置底部的燃料气流量Q2、控制器调整时间t、连接权值ω1、连接权值ω2，采用神经网络进行函数拟合，建立如下模型：
T1＝z(T2,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
T2＝y(T1,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
当再生装置顶部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置顶部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第一加法器的连接权值ω1进行更新：
Figure BDA0002411403780000041
当再生装置顶部实时温度与设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置顶部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第一加法器的连接权值ω1进行更新：
Figure BDA0002411403780000042
当再生装置底部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置底部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第二加法器的连接权值ω2进行更新：
Figure BDA0002411403780000051
当再生装置底部实时温度与设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置底部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第二加法器的连接权值ω2进行更新：
Figure BDA0002411403780000052
本发明具有如下有益效果：
本发明采用第一温度控制回路通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对再生装置顶部温度进行控制，第二温度控制回路通过调节进入再生装置底部燃料气流量对再生装置底部温度进行控制，进而实现了再生装置整体温度分布的准确控制。第一温度控制回路中包括的前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构，用于补偿因进口天然气流量变化导致的进入再生装置三甘醇富液组分变化对于再生装置温度控制的影响。第二温度控制回路中包括前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构，用于补偿进入再生装置三甘醇富液流量变化对于再生装置温度控制的影响。第一、第二控制回路中获得的前馈控制信号与反馈控制信号通过权值更新的方法实现了前馈控制与反馈控制的动态结合，从而提高控制系统对于外界干扰作用以及变工况运行响应的及时性。
本发明的用于三甘醇脱水工艺的温度控制方法能够实现对再生装置的顶部和底部温度进行控制，当用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统受到外界扰动作用或变工况运行时，通过将控制信号进行动态加权运算处理，利用加权运算处理后的信号对再生装置的顶部和底部温度进行调节的方法，实现了再生装置温度及时、精准控制。
附图说明
图1为本发明用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统的结构示意图。
其中：1.第一流量传感器；2.第一流量控制器；3.第一温度传感器；4.第一温度控制器、5.第一加法器；6.第一电磁阀；7.第二流量传感器；8.第二流量控制器；9.第二温度传感器；10.第二温度控制器；11.第二加法器；12.第二电磁阀；13.吸收装置；14.闪蒸罐；15.手动阀；16.再生装置；17.贫富液换热器；18.三甘醇泵；19.天然气进口管线；20.三甘醇富液出口管线；21.再生装置的旁路管线；22.再生装置的主路管线；23.闪蒸罐进口管线；24.燃料气进口管线。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作出进一步地描述。
首先介绍典型的三甘醇脱水工艺，天然气从吸收装置13底部进入，自下而上与三甘醇逆流接触后从顶部排出，吸收了水分的三甘醇富液由吸收装置13底部流出，进入再生装置16顶部换热后流入闪蒸罐14，闪蒸后的三甘醇进入贫富液换热器17，与从再生装置16底部流出的三甘醇贫液进行换热，之后进入再生装置16，再生装置16通过底部通入燃料气的方式进行加热。再生后的三甘醇贫液通过三甘醇泵18打入吸收装置13完成循环操作。
本发明在现有的三甘醇脱水工艺的基础上布置第一温度控制回路与第二温度控制回路。
具体的结构参照图1，本发明的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，包括吸收装置13、闪蒸罐14、再生装置16、贫富液换热器17、第一温度控制回路和第二温度控制回路，第一温度控制回路用于通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对再生装置顶部温度进行控制，第二温度控制回路用于通过调节进入再生装置底部燃料气流量对再生装置底部温度进行控制；第一温度控制回路包括第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构，第一前馈控制结构与吸收装置13的天然气进口管线19连接，再生装置顶部温度反馈控制结构与再生装置16顶部以及闪蒸罐14连接，第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构连接；第二温度控制回路包括第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构，第二前馈控制结构与吸收装置13的三甘醇富液出口管线20连接，再生装置底部温度反馈控制结构与再生装置16底部以及燃料气入口端连接，第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构连接。
作为本发明优选的实施方案，第一温度控制回路中，第一前馈控制结构包括第一流量传感器1和第一流量控制器2，再生装置顶部温度反馈控制结构包括第一温度传感器3、第一温度控制器4、第一加法器5、第一电磁阀6、手动阀15和旁路管线21，第一流量传感器1布置在天然气进口管线19上，第一流量控制器2与第一流量传感器1相连，第一温度传感器3布置在再生装置16顶部，第一温度控制器4与第一温度传感器3相连，第一流量控制器2和第一温度控制器4均与第一加法器5相连；第一加法器5与第一电磁阀6相连接，第一电磁阀6的入口与吸收装置13的三甘醇富液出口管线20相连，第一电磁阀6的一出口与主路管线22的入口相连，第一电磁阀6的另一出口通过旁路管线21与手动阀15的一入口相连，手动阀15的另一入口与再生装置16的主路管线22的出口相连，手动阀15的出口连接闪蒸罐进口管线23。
作为本发明优选的实施方案，第一电磁阀6为一进两出的三通阀，手动阀15为两进一出的三通阀。
作为本发明优选的实施方案，第二温度控制回路中，第二前馈控制结构包括第二流量传感器7和第二流量控制器8，再生装置底部温度反馈控制结构包括第二温度传感器9、第二温度控制器10、第二加法器11和第二电磁阀12；第二流量传感器7布置在三甘醇富液出口管线20上，第二流量控制器8与第二流量传感器7相连，第二温度传感器9布置在再生装置16底部，第二温度控制器10与第二温度传感器9相连，第二流量控制器8和第二温度控制器10均与第二加法器11相连，第二电磁阀12布置在燃料气进口管线24上，第二电磁阀12与第二加法器11相连。
作为本发明优选的实施方案，第二电磁阀12为一进一出两通电磁阀。
本发明的温度控制系统通过加法器连接权值更新的方法实现了前馈控制与反馈控制的动态结合。
本发明的吸收装置13、闪蒸罐14和三甘醇泵18均与贫富液换热器17相连，具体的，闪蒸罐14的富液出口与贫富液换热器17的富液入口相连，贫富液换热器17的富液出口与再生装置16的富液入口相连，再生装置16的贫液出口连接至贫富液换热器17的贫液入口，贫富液换热器17的贫液出口与三甘醇泵18的入口相连，三甘醇泵18的出口与吸收装置13的贫液入口相连。
本发明提供的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制方法，采用本发明所述的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统进行，包括如下过程：
第一前馈控制结构感知进口天然气流量的变化，并发出控制信号u11；
再生装置顶部温度反馈控制结构感知再生装置16顶部温度的变化，并发出控制信号u12，并将控制信号u11与控制信号u12进行加权运算后得到控制信号u1，根据控制信号u1进行流量分配来调节进入再生装置16顶部冷却介质的流量，实现对再生装置16顶部的温度控制；
第二前馈控制结构感知进入再生装置16三甘醇富液流量变化，并发出控制信号u21；
再生装置底部温度反馈控制结构感知再生装置16底部温度的变化，并发出控制信号u22，并将控制信号u21与控制信号u22进行加权运算后得到控制信号u2，根据控制信号u2，调节进入再生装置16底部燃料气的流量，实现对再生装置16底部的温度控制。
作为本发明优选的实施方案，控制信号u1与控制信号u2根据如下公式计算：
u1＝ω1u11+(1-ω1)u12
u2＝ω2u21+(1-ω2)u22
其中，ω1为控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值，ω2为控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值。
作为本发明优选的实施方案，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值ω1，控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值ω2，在温度控制过程中动态更新，动态更新方法如下：
设置再生装置16顶部与底部温度的设定值，设置第一前馈控制结构、再生装置顶部温度反馈控制结构、第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构的控制参数，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时权值更新速率η1与初始权值
Figure BDA0002411403780000094
，控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时权值更新速率η2与初始权值
Figure BDA0002411403780000095
；
根据历史数据库中的再生装置16顶部温度T1、再生装置16底部温度T2、进口天然气流量Q1、进入再生装置16底部的燃料气流量Q2、控制器调整时间t、连接权值ω1、连接权值ω2，采用神经网络进行函数拟合，建立如下模型：
T1＝z(T2,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
T2＝y(T1,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
当再生装置16顶部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置16顶部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第一加法器5的连接权值ω1进行更新：
Figure BDA0002411403780000091
当再生装置16顶部实时温度与设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置16顶部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第一加法器5的连接权值ω1进行更新：
Figure BDA0002411403780000092
当再生装置16底部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置16底部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第二加法器11的连接权值ω2进行更新：
Figure BDA0002411403780000093
当再生装置16底部实时温度与设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置16底部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第二加法器11的连接权值ω2进行更新：
Figure BDA0002411403780000101
实施例
本实施例在现有的三甘醇脱水工艺的基础上布置第一温度控制回路与第二温度控制回路，其中：
第一温度控制回路包括第一流量传感器1、第一流量控制器2、第一温度传感器3、第一温度控制器4、第一加法器5、第一电磁阀6以及配套所需的手动阀15和旁路管线21。第一流量传感器1布置在天然气进口管线19上，第一流量控制器2与第一流量传感器1相连，第一温度传感器3布置在再生装置16顶部，第一温度控制器4与第一温度传感器3相连，第一加法器5与第一流量控制器2、第一温度控制器4相连进行控制信号的加法运算，第一电磁阀6布置在旁路管线21上，第一电磁阀6与第一加法器5相连，第一电磁阀6根据第一加法器5的控制信号调节阀门开度。第一温度控制回路通过控制进入再生装置顶部的冷却介质的流量实现再生装置顶部的温度控制。第一电磁阀6为一进两出的三通阀，第一电磁阀6的一个进口连接三甘醇富液出口管线20，两个出口分别连接主路管线22与旁路管线21，主路管线22与旁路管线21的另一端连接在手动阀15上。
第二温度控制回路包括第二流量传感器7、第二流量控制器8、第二温度传感器9、第二温度控制器10、第二加法器11和第二电磁阀12。第二流量传感器7布置在三甘醇富液出口管线20上，第二流量控制器8与第二流量传感器7相连，第二温度传感器9布置在再生装置16底部，第二温度控制器10与第二温度传感器9相连，第二加法器11与第二流量控制器8、第二温度控制器10相连进行控制信号的加法运算，第二电磁阀12布置在燃料气进口管线24上，第二电磁阀12与第二加法器11相连，第二电磁阀12根据第二加法器11的控制信号调节阀门开度。第二温度控制回路通过控制进入再生装置底部的燃料气流量实现再生装置底部的温度控制。手动阀15为两进一出的三通阀，手动阀15的两个进口分别连接主管线22与旁路管线21，手动阀的一个出口连接闪蒸罐进口管线23。
利用本实施例的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统温度控制过程如下：
当温度控制系统受到外界扰动作用或变工况运行时，在第一温度控制回路中，第一流量控制器2通过第一流量传感器1感知进口天然气流量的变化，并发出控制信号u11；第一温度控制器4通过第一温度传感器3感知再生装置16顶部温度的变化，并发出控制信号u12；控制信号u11与控制信号u12经第一加法器5进行加权运算后得到控制信号u1，作用于第一电磁阀6，通过控制第一电磁阀6两个出口的流量分配来调节进入再生装置16顶部冷却介质的流量。在第二温度控制回路中，第二流量控制器8通过第二流量传感器7感知进入再生装置16三甘醇富液流量变化，并发出控制信号u21；第二温度控制器10通过第二温度传感器9感知再生装置16底部温度的变化，并发出控制信号u22；控制信号u21与控制信号u22经第二加法器11进行加权运算后得到控制信号u2，作用于第二电磁阀12，通过控制第二电磁阀12的阀门开度来调节进入再生装置16底部燃料气的流量。其中第一加法器5的连接权值ω1与第二加法器11的连接权值ω2在温度控制过程中动态更新。温度控制系统通过这种前馈控制与反馈控制动态加权的方法实现了再生装置16温度及时、精准控制。控制信号u1与控制信号u2根据如下公式计算：
u1＝ω1u11+(1-ω1)u12
u2＝ω2u21+(1-ω2)u22
第一加法器5的连接权值ω1与第二加法器11的连接权值ω2动态更新方法如下：
设置再生装置16顶部与底部温度的设定值，第一流量控制器2、第一温度控制器4、第二流量控制器8与第二温度控制器10的控制参数，第一加法器5的权值更新速率η1与初始权值
Figure BDA0002411403780000111
，第二加法器11的权值更新速率η2与初始权值
Figure BDA0002411403780000112
。
根据历史数据库中的再生装置16顶部温度T1、再生装置16底部温度T2、进口天然气流量Q1、进入再生装置16底部的燃料气流量Q2、控制器调整时间t、第一加法器5的连接权值ω1、第二加法器11的连接权值ω2，采用神经网络进行函数拟合，建立如下模型：
T1＝z(T2,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
T2＝y(T1,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
当再生装置16顶部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置16顶部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第一加法器的连接权值ω1进行更新：
Figure BDA0002411403780000121
当再生装置16顶部实时温度与设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置16顶部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第一加法器5的连接权值ω1进行更新：
Figure BDA0002411403780000122
当再生装置16底部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置16底部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第二加法器11的连接权值ω2进行更新：
Figure BDA0002411403780000123
当再生装置16底部实时温度与设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置16底部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第二加法器11的连接权值ω2进行更新：
Figure BDA0002411403780000124
以上过程中，M一般可取1。

Claims (9)

1.一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于，包括吸收装置(13)、闪蒸罐(14)、再生装置(16)、贫富液换热器(17)、第一温度控制回路和第二温度控制回路，第一温度控制回路用于通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对再生装置顶部温度进行控制，第二温度控制回路用于通过调节进入再生装置底部燃料气流量对再生装置底部温度进行控制；
第一温度控制回路包括第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构，第一前馈控制结构与吸收装置(13)的天然气进口管线(19)连接，再生装置顶部温度反馈控制结构与再生装置(16)顶部以及闪蒸罐(14)连接，第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构连接；
第二温度控制回路包括第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构，第二前馈控制结构与吸收装置(13)的三甘醇富液出口管线(20)连接，再生装置底部温度反馈控制结构与再生装置(16)底部以及燃料气入口端连接，第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：
第一温度控制回路中，第一前馈控制结构包括第一流量传感器(1)和第一流量控制器(2)，再生装置顶部温度反馈控制结构包括第一温度传感器(3)、第一温度控制器(4)、第一加法器(5)、第一电磁阀(6)、手动阀(15)和旁路管线(21)，第一流量传感器(1)布置在天然气进口管线(19)上，第一流量控制器(2)与第一流量传感器(1)相连，第一温度传感器(3)布置在再生装置(16)顶部，第一温度控制器(4)与第一温度传感器(3)相连，第一流量控制器(2)和第一温度控制器(4)均与第一加法器(5)相连；第一加法器(5)与第一电磁阀(6)相连接，第一电磁阀(6)的入口与吸收装置(13)的三甘醇富液出口管线(20)相连，第一电磁阀(6)的一出口与主路管线(22)的入口相连，第一电磁阀(6)的另一出口通过旁路管线(21)与手动阀(15)的一入口相连，手动阀(15)的另一入口与再生装置(16)的主路管线(22)的出口相连，手动阀(15)的出口连接闪蒸罐进口管线(23)。
3.根据权利要求2所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：第一电磁阀(6)为一进两出的三通阀，手动阀(15)为两进一出的三通阀。
4.根据权利要求1所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：
第二温度控制回路中，第二前馈控制结构包括第二流量传感器(7)和第二流量控制器(8)，再生装置底部温度反馈控制结构包括第二温度传感器(9)、第二温度控制器(10)、第二加法器(11)和第二电磁阀(12)；
第二流量传感器(7)布置在三甘醇富液出口管线(20)上，第二流量控制器(8)与第二流量传感器(7)相连，第二温度传感器(9)布置在再生装置(16)底部，第二温度控制器(10)与第二温度传感器(9)相连，第二流量控制器(8)和第二温度控制器(10)均与第二加法器(11)相连，第二电磁阀(12)布置在燃料气进口管线(24)上，第二电磁阀(12)与第二加法器(11)相连。
5.根据权利要求4所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：第二电磁阀(12)为一进一出两通电磁阀。
6.根据权利要求1所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于，吸收装置(13)、闪蒸罐(14)和再生装置(16)均与贫富液换热器(17)相连。
7.一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制方法，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统进行，包括如下过程：
当用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统受到外界扰动作用或变工况运行时：
第一前馈控制结构感知进口天然气流量的变化，并发出控制信号u11；
再生装置顶部温度反馈控制结构感知再生装置(16)顶部温度的变化，并发出控制信号u12，并将控制信号u11与控制信号u12进行加权运算后得到控制信号u1，根据控制信号u1进行流量分配来调节进入再生装置(16)顶部冷却介质的流量，实现对再生装置(16)顶部的温度控制；
第二前馈控制结构感知进入再生装置(16)三甘醇富液流量变化，并发出控制信号u21；
再生装置底部温度反馈控制结构感知再生装置(16)底部温度的变化，并发出控制信号u22，并将控制信号u21与控制信号u22进行加权运算后得到控制信号u2，根据控制信号u2，调节进入再生装置(16)底部燃料气的流量，实现对再生装置(16)底部的温度控制。
8.根据权利要求7所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制方法，其特征在于，控制信号u1与控制信号u2根据如下公式计算：
u1＝ω1u11+(1-ω1)u12
u2＝ω2u21+(1-ω2)u22
其中，ω1为控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值，ω2为控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值。
9.根据权利要求7所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制方法，其特征在于，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值ω1，控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值ω2，在温度控制过程中动态更新，动态更新方法如下：
设置再生装置(16)顶部温度的设定值与底部温度的设定值，设置第一前馈控制结构、再生装置顶部温度反馈控制结构、第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构的控制参数，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时权值更新速率η1与初始权值
Figure FDA0002890702060000032
控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时权值更新速率η2与初始权值
Figure FDA0002890702060000031
根据历史数据库中的再生装置(16)顶部温度T1、再生装置(16)底部温度T2、进口天然气流量Q1、进入再生装置(16)底部的燃料气流量Q2、控制器调整时间t、连接权值ω1、连接权值ω2，采用神经网络进行函数拟合，建立如下模型：
T1＝z(T2,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
T2＝y(T1,Q1,Q2,t,ω1,ω2)
当再生装置(16)顶部实时温度与顶部温度的设定值偏差大于M℃时，基于再生装置(16)顶部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第一加法器(5)的连接权值ω1进行更新：
Figure FDA0002890702060000041
当再生装置(16)顶部实时温度与顶部温度的设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置(16)顶部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第一加法器(5)的连接权值ω1进行更新：
Figure FDA0002890702060000042
当再生装置(16)底部实时温度与底部温度的设定值偏差大于M℃时，基于再生装置(16)底部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第二加法器(11)的连接权值ω2进行更新：
Figure FDA0002890702060000043
当再生装置(16)底部实时温度与底部温度的设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置(16)底部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第二加法器(11)的连接权值ω2进行更新：
Figure FDA0002890702060000044
CN202010177813.3A 2020-03-13 2020-03-13 一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法 Active CN111399561B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010177813.3A CN111399561B (zh) 2020-03-13 2020-03-13 一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010177813.3A CN111399561B (zh) 2020-03-13 2020-03-13 一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111399561A CN111399561A (zh) 2020-07-10
CN111399561B true CN111399561B (zh) 2021-03-16

Family

ID=71428751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010177813.3A Active CN111399561B (zh) 2020-03-13 2020-03-13 一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111399561B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755200A (en) * 1987-02-27 1988-07-05 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes
JP2005324102A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Seiko Epson Corp 排ガスの除害装置及びその除害方法、電子デバイスの製造システム
WO2010123598A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-28 Exxonmobil Upstream Research Company Cryogenic system for removing acid gases from a hyrdrocarbon gas stream, and method of removing acid gases
CN101664631B (zh) * 2009-09-27 2012-01-11 西安超滤化工有限责任公司 节能型混合气体的分子筛分离装置
CN103013605A (zh) * 2012-12-26 2013-04-03 上海华畅环保设备发展有限公司 天然气脱水过程三甘醇降耗的方法与装置
CN203429147U (zh) * 2013-08-07 2014-02-12 湖南和道资源科技有限公司 一种沼气纯化系统
US10099168B2 (en) * 2017-03-07 2018-10-16 Chevron U.S.A. Inc. Systems and methods for closed loop regeneration of gas dehydration units using liquid petroleum gas

Also Published As

Publication number Publication date
CN111399561A (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200308991A1 (en) Power Plant and Power Output Increase Controlling Method for Power Plant
CN102109172A (zh) 超临界及超超临界机组燃水比控制方法
CN106839546B (zh) 变容量调节热力学逆循环系统过热度控制方法
CN112412559B (zh) 一种超临界二氧化碳闭式循环温度和压力耦合控制系统
CN112902293B (zh) 一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法
CN109126408A (zh) 一种湿法脱硫装置及智能控制方法
RU2016139441A (ru) Способ и контур регулирования ракетного двигателя
CN103412479B (zh) 并列运行除氧器智能控制方法
CN111399561B (zh) 一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法
CN208154453U (zh) 一种除氧器恒温恒压调节系统
CN107603653B (zh) 利用焦炉烟道气进行除盐水换热的煤调湿仪表检测及调湿控制方法
CN109028277A (zh) 供热机组深调峰工况下低压加热器水位柔性控制方法
CN112947607A (zh) 一种超临界cfb机组储水罐水位控制系统及其控制方法
CN105822386A (zh) 一种分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置
CN114534448B (zh) 再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法
CN112836419B (zh) 一种热源分流式余热发电系统及其粒子群优化控制方法
CN104976602B (zh) 一种蒸汽加热器控制方法
CN209243089U (zh) 高炉冷却水循环系统
CN209020156U (zh) 一种湿法脱硫装置
CN113251669A (zh) 一种分段自适应pi燃气热水器恒温控制方法
CN111794820B (zh) 一种有机朗肯循环系统
CN211902832U (zh) 一种利用余热锅炉烟道余热的凝结水加热系统
CN110386632A (zh) 变频定压补水真空脱气机组
CN109650631B (zh) 一种在煤制气生产过程中控制氨水浓度的方法
CN207992830U (zh) 一种凝结水一次调频优化系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant