CN114437843A - 一种天然气处理过程的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气处理过程的控制系统及方法，所述控制系统，包括多个阀门，所述阀门包括阀门本体、阀门执行器和阀门流量计，所述阀门执行器用于接收控制信号执行阀门本体的开启、关闭和打开角度的调整；所述阀门流量计实时检测阀门的实际流量并反馈给计算机控制系统；所述计算机控制系统预设流量和实际流量之间的差值，来反馈控制下一个测试循环周期内的补偿后的打开角度控制信号，本发明能够及时对于天然气变压吸附脱氮工艺设备中频繁切换的阀门系统进行检测的过程中提供稳定的通讯交互，保证检测过程稳定性的条件下，对于通讯资源占用最小。

Description

一种天然气处理过程的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及阀门控制技术领域，特别涉及一种天然气处理过程的控制系统及方法。
背景技术
天然气作为优质的燃料和重要的化工原料，其应用越来越引起人们的重视，加快天然气工业的发展已经成为当今世界的趋势。但是，很多油气田中生产的天然气中往往含有大量的氮气，高含氮天然气发热量低、集输过程中能耗大，其不能直接作为燃料。因此，天然气脱氮是充分利用天然气的重要条件。当前应用于工业的天然气脱氮工艺包括：深冷、溶剂吸收、变压吸附和选择性吸附。其中，变压吸附脱氮工艺具有处理温度为常温、压力不高，设备简单，启动快，生产周期短等优点，具有较好的应用前景。
目前的天然气的变压吸附法脱氮工艺，变压吸附法脱氮工艺是利用天然气气体组分在吸附材料上吸附特性的差异，通过周期性的压力变化过程实现不同组分的气体的分离与净化。通常吸附剂为分子筛，例如：沸石分子，采用分子筛作为吸附剂具有吸附容量大、吸附选择性强的优势，在常温及较高压力条件下，可把天然气中甲烷等碳氢化合物中吸附在分子筛上，没有被吸附的氮气等气体进入下一个工段。吸附甲烷等碳氢化合物以后的吸附剂通过降压抽真空把甲烷等碳氢化合物解吸，使吸附剂再生。再生后的吸附剂重新去吸附天然气中甲烷等碳氢化合物,以此循环往复。生产过程中可以采用四个相同的吸附塔在一台计算机的控制下，通过调节阀切换不断改变气流的流向改变各塔的工作阶段，来实现各塔的吸附与再生交替进行。变压吸附法脱氮工艺的每个吸附塔必须经过升压吸附、降压解吸再生、再次升压的过程。四个塔中两两步骤相互错开(即一个塔吸附过程时另一个与之配套的塔解吸)，组成一个吸附-解吸循环。因此，需要两个配套的吸附塔同时切换升压和降压开关，但是在实际的生产过程中两个配套的吸附塔的吸附过程往往不是同步的，如果切换一对吸附塔的时间设置的不合适，有可能会造成延长生产周期或者使得吸附过程不充分，造成对于原料气利用不充分形成浪费。
针对上述现有技术，存在如下的缺点：天然气变压吸附脱氮工艺中需要多个阀门系统的频繁切换，系统较为复杂，由于现有技术中缺乏对于天然气变压吸附脱氮工艺中使用的多个阀门系统的监控和控制优化方式，由于阀门系统误差造成的于天然气变压吸附脱氮工艺整体参数控制的偏移，严重时会影响于天然气变压吸附脱氮工艺的产量或者产品纯度。
目前虽然存在利用变压吸附工艺切换间隙进行阀门误差检测优化的方法，但是由于上述方式涉及众多阀门设备，并且均采用远程通讯控制，因此对于通讯过程控制提出了严峻的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种天然气处理过程的控制系统及方法，能够及时为频繁切换的阀门系统进行检测的过程，提供稳定的通讯交互，且在保证检测过程稳定性的条件下，对于通讯资源占用最小。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种天然气处理过程的控制系统，包括多个阀门，所述阀门包括阀门本体、阀门执行器和阀门流量计，
所述阀门执行器用于接收控制信号执行阀门本体的开启、关闭和打开角度的调整；
所述阀门流量计实时检测阀门的实际流量并反馈给计算机控制系统；
所述计算机控制系统预设流量和实际流量之间的差值，来反馈控制下一个测试循环周期内的补偿后的打开角度控制信号。
优选地，所述控制系统还包括中继控制器，所述中继控制器位于计算机控制系统和阀门执行器之间，用于将计算机控制系统发出单一控制指令进一步转化为阀门执行器的控制指令，并将转化后的控制指令发送到相应的阀门执行器上，从而降低了计算机控制系统发送控制信号的复杂度，在保证系统稳定性的同时，降低了通讯占用情况。
本发明还提供了一种天然气处理过程的控制方法，包括以下步骤：
S1、对待操作的阀门进行分组并进行编码，并将分组数据存储于中继控制器的存储部件中；
S2、设定各组阀门打开和关闭相应的触发信号；
S3、计算机控制系统将测试次数循环上限N，发送给中继控制器，并保存在中继控制器存储部件，每当待检测的阀门对应的测试阀门关闭后，该待检测阀门的测试次数累加1次，至达到第N次后归零；
S4、中继控制器根据步骤S3中累加的次数n，计算待检测阀门本次检测中的基本打开角度系数，该基本打开角度系数为n/N；
S5、当计算机控制系统根据阀门流量计反馈数据，根据预定规则需要调整特定组的阀门开闭动作时，计算机控制系统向中继控制器发送阀门的状态变更信号；
S6、中继控制器对计算机控制系统发送的信号进行处理；
S7、阀门接受到中继控制器发送的信号，执行响应的动作，并由该阀门上配套的阀门流量计进行流量测量，并反馈给计算机控制系统进行反馈计算控制。
优选地，步骤S1中所述阀门的状态变更信号，依次由头部编码、阀门编码位、检测状态编码位、阀门状态变化编码位和结尾代码构成。
进一步优选地，所述头部编码为具有特定特征的脉冲信号。
进一步优选地，所述头部编码为2个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号的幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
进一步优选地，所述阀门编码位为标准时钟脉冲构成的三位组别编码，其中0为低电平，1为高电平。
进一步优选地，所述检测状态编码位体现该阀门是否处于检测过程，如果处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的高电平，幅度等于标准时钟脉冲，如果未处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的低电平。
进一步优选地，所述阀门状态变化编码位，用于体现本次测试过程中阀门打开角度相对于基本打开角度的变化值，在未处于检测状态的条件下，阀门状态变化编码位的幅度为1或者0，在检测状态下，变化值也通过阀门状态变化编码位的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值来体现。
进一步优选地，所述结尾代码为3个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
优选地，步骤S6还包括：中继控制器解析需要调整的阀门以及进行变化的调整角度，将阀门状态变化编码位的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值与该阀门当前的n/N值相加形成角度调整系数，并将相角度调整系数乘以标准时钟脉冲信号的幅度形成最终发送给特定阀门组的脉冲信号幅度，脉冲的频率为标准时钟脉冲频率的1/2。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的天然气处理过程的控制系统和方法，能够及时为频繁切换的阀门系统进行检测的过程，提供稳定的通讯交互，且在保证检测过程稳定性的条件下，对于通讯资源占用最小。
附图说明
图1为本发明一种天然气处理过程的控制系统的结构图。
图2为本发明实施例提供的天然气变压吸附脱氮过程的阀门系统的工艺图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明的一种天然气处理过程的控制系统及方法作进一步的详细描述。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
如图1所示，本发明提供了一种天然气处理过程的控制系统，包括多个阀门，所述阀门包括阀门本体、阀门执行器和阀门流量计，
所述阀门执行器用于接收控制信号执行阀门本体的开启、关闭和打开角度的调整；
所述阀门流量计实时检测阀门的实际流量并反馈给计算机控制系统；
所述计算机控制系统预设流量和实际流量之间的差值，来反馈控制下一个测试循环周期内的补偿后的打开角度控制信号。
优选地，所述控制系统还包括中继控制器，所述中继控制器位于计算机控制系统和阀门执行器之间，用于将计算机控制系统发出单一控制指令进一步转化为阀门执行器的控制指令，并将转化后的控制指令发送到相应的阀门执行器上，从而降低了计算机控制系统发送控制信号的复杂度，在保证系统稳定性的同时，降低了通讯占用情况。
本发明还提供了一种天然气处理过程的控制方法，包括以下步骤：
S1、对待操作的阀门进行分组并进行编码，并将分组数据存储于中继控制器的存储部件中；
S2、设定各组阀门打开和关闭相应的触发信号；
S3、计算机控制系统将测试次数循环上限N，发送给中继控制器，并保存在中继控制器存储部件，每当待检测的阀门对应的测试阀门关闭后，该待检测阀门的测试次数累加1次，至达到第N次后归零；
S4、中继控制器根据步骤S3中累加的次数n，计算待检测阀门本次检测中的基本打开角度系数，该基本打开角度系数为n/N；
S5、当计算机控制系统根据流量计反馈数据，根据预定规则需要调整特定组的阀门开闭动作时，计算机控制系统向中继控制器发送阀门状态变更信号；
S6、中继控制器对计算机控制系统发送的信号进行处理；
S7、阀门接受到中继控制器发送的信号，执行响应的动作，并由该阀门上配套的阀门流量计进行流量测量，并反馈给计算机控制系统进行反馈计算控制。
优选地，步骤S1中所述阀门的状态变更信号，依次由头部编码、阀门编码位、检测状态编码位、阀门状态变化编码位和结尾代码构成。
进一步优选地，所述头部编码为具有特定特征的脉冲信号。
进一步优选地，所述头部编码为2个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号的幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
进一步优选地，所述阀门编码位为标准时钟脉冲构成的三位组别编码，其中0为低电平，1为高电平。
进一步优选地，所述检测状态编码位体现该阀门是否处于检测过程，如果处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的高电平，幅度等于标准时钟脉冲，如果未处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的低电平。
进一步优选地，所述阀门状态变化编码位，用于体现本次测试过程中阀门打开角度相对于基本打开角度的变化值，在未处于检测状态的条件下，阀门状态变化编码位的幅度为1或者0，在检测状态下，变化值也通过阀门状态变化编码的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值来体现。
进一步优选地，所述结尾代码为3个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
优选地，步骤S6还包括：中继控制器解析需要调整的阀门以及进行变化的调整角度，将阀门状态变化编码位的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值与该阀门当前的n/N值相加形成角度调整系数，并将相角度调整系数乘以标准时钟脉冲信号的幅度形成最终发送给特定阀门组的脉冲信号幅度，脉冲的频率为标准时钟脉冲频率的1/2。
实施例1
下面结合图2对本发明提供的天然气处理工程的控制系统的具体控制方法进行详细描述。
图2为天然气变压吸附脱氮过程的阀门系统的工艺图，包括两个吸附过程塔T1/T3，两个解吸过程塔T2/T4，产品气排气阀P14-P44、升压阀V13-V43、降压阀V12-V42、进气阀J11-J41、测试阀门C16-C47和测试管道G15-G45。
一种天然气处理工程的控制方法，包括以下步骤：
S1、对待操作的阀门进行分组并进行编码，并将分组数据，如分组和编码情况，存储于中继控制器的存储部件中；具体为：
两个吸附过程塔T1/T3的升压阀V13/V33和两个解吸过程塔T2/T4的降压阀门V22/V42分为第一组；
两个吸附过程塔T1/T3的降压阀门V12/V32和两个解吸过程塔T2/T4的升压阀门V23/V43分为第二组；
两个吸附过程塔T1/T3的进气阀J11/J31和两个解吸过程塔T2/T4的产品气排气阀P24/P44分为第三组；
两个吸附过程塔T1/T3的产品气排气阀P14/P34以及两个解吸过程塔T2/T4的进气阀J21/J41分为第四组；
两个吸附过程塔T1/T3的原料气进气侧的测试阀门C16/C36和两个解吸过程塔T2/T4的产品气排气阀一侧的测试阀门C26/C46分为第五组；
两个吸附过程塔T1/T3的产品气排气阀一侧的测试阀门C16/C36和两个解吸过程塔T2/T4的原料气进气侧的测试阀门C26/C46分为第六组；
每一组中的阀门响应于相同的信号，并做出相同的动作，不同的组之间相应的触发信号不同，所述触发信号由中继控制器发送给各个阀门执行器；
对六组阀门组进行组别的编码，该编码为一组三位的二进制数字；具体的，该编码可以为组号的二进制数字，例如具体对照关系如下表1。
表1
组号 编码
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
S2、设定各组阀门打开和关闭相应的触发信号；
具体的，各组阀门的阀门执行器接受并响应于特定的触发信号，所述触发信号通过中继控制器发送，中继控制器根据需要控制的阀门，将所述触发信号分别发送给需要调整的阀门；
所述触发信号的设置为：各组阀门打开的信号为频率的2倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号的下降沿，各组阀门关闭的信号为频率为1/2倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号的下降沿；
对于非检测过程中的阀门开关动作，脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度相同；但是对于检测过程中的阀门开关动作，打开阀门的程度根据触发信号的幅度确定，即触发信号高电平幅度与标准时钟脉冲频率的脉冲信号幅度的比值确定，阀门执行器将阀门打开位置调整至上述比值乘以最大打开角度；关闭阀门由于不存在角度问题，而是直接将阀门打开位置调整为0，因此，关闭的触发信号幅度时钟等于标准时钟脉冲频率的脉冲信号的幅度。
S3、计算机控制系统将测试次数循环上限N，发送给中继控制器，并保存在中继控制器的存储部件；每当待检测的阀门对应的测试阀门关闭后，该待检测阀门的测试次数累加1次，至达到第N次后归零；
S4、中继控制器根据步骤S3中累加的次数n，计算待检测阀门本次检测中的基本打开角度系数，所述的基本打开角度系数为n/N；
S5、当计算机控制系统根据阀门流量计反馈数据，根据预定规则需要调整特定组的阀门开闭动作时，计算机控制系统向中继控制器发送阀门的状态变更信号，所述阀门的状态变更信号，依次由头部编码、阀门编码位、检测状态编码位、阀门状态变化编码位和结尾代码构成。
所述头部编码可以为具有特定特征的脉冲信号，例如：2个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号的幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
所述阀门编码位为标准时钟脉冲构成的三位组别编码，其中0为低电平，1为高电平。
所述检测状态编码位体现该阀门是否处于检测过程，如果处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的高电平(幅度等于标准时钟脉冲)，如果未处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的低电平。
所述阀门状态变化编码位，用于体现本次测试过程中阀门打开角度相对于基本打开角度的变化值，在未处于检测状态的条件下，阀门状态变化编码位的幅度为1或者0；在检测状态下，该变化值也通过阀门状态变化编码位的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值来体现。
所述结尾代码为3个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
S6、中继控制器对计算机控制系统发送的信号进行处理；
中继控制器根据接收的阀门的状态变更信号，判断信号触发的动作是否处于测试中，如果处于测试中，则当特定阀门需要矫正打开角度或者打开时，中继控制器解析需要调整的阀门以及进行变化的调整角度，将阀门状态变化编码位的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值与该阀门当前的n/N值相加形成角度调整系数，并将相角度调整系数乘以标准时钟脉冲信号的幅度形成最终发送给特定阀门组的脉冲信号幅度，脉冲的频率为标准时钟脉冲频率的1/2；
如果没有位于测试中，中继控制器将相应的打开或关闭信号直接发送给相应的阀门。
S7、阀门接受到中继控制器发送的信号，执行响应的动作，并由该阀门上配套的阀门流量计进行流量测量，并反馈给计算机控制系统进行反馈计算控制。
本发明提供的一种天然气处理过程的控制方法，通过设置中继控制器，将计算机控制系统中信号发送的部分功能剥离出来，仅仅通过计算机系统发送简单的单一编码即能够实现对多组阀门的控制，从而保证了计算机控制系统资源在优化计算方面集中，提高运算能力，该天然气处理过程的控制方法能够及时为天然气变压吸附脱氮工艺设备中频繁切换的阀门系统进行检测的过程，提供稳定的通讯交互，且在保证检测过程稳定性的条件下，对于通讯资源占用最小。
为了更好的理解本发明，本发明还提供了利用上述控制系统进行天然气变压吸附脱氮的优化方法，包括以下步骤：
步骤一、通过计算机控制系统开启两个吸附过程塔T1/T3的进气阀J11/J31以及两个解吸过程塔T2/T4的产品气排气阀P24/P44，当吸附过程塔T1/T3进气完毕以及解吸过程塔T2/T4的产品气排净后，通过计算机控制系统关闭两个吸附过程塔T1/T3的进气阀J11/J31和两个解吸过程塔T2/T4的产品气排气阀P24/P44；
步骤二、通过计算机控制系统开启两个吸附过程塔T1/T3的升压阀V13/V33，并同时开启两个解吸过程塔T2/T4的降压阀V22/V42，此时两个吸附过程塔T1/T3为吸附过程，两个解吸过程塔T2/T4为解吸过程；
步骤三、通过计算机控制系统关闭两个吸附过程塔T1/T3的降压阀V12/V32和两个解吸过程塔T2/T4升压阀一侧的测试管道阀门C26/C46，将相应的测试管道和吸附和解吸过程塔的内部空间隔离开，并通过计算机控制打开两个吸附过程塔T1/T3的降压阀V12/V32和两个解吸过程塔T2/T4的升压阀V23/V43；
具体的，通过计算机控制系统控制上述阀门打开到预设流量，其中，
首个测试次数循环内，预设流量Vni的取值为：
Figure BDA0002758836000000091
式中，ni为第i个阀门测试的次数计数，ni的取值为1到N，每当对第i个阀门测试一次，计数值ni增加1，Vimax为第i个阀门的最大流量，N为测试次数循环上限，即当ni＝N时，下一次测试时该阀门的测试次数复原为1，N的取值为6-12次；
在随后的测试次数循环内，预设流量Vni根据预设角度计算，计算公式为：
Figure BDA0002758836000000092
式中，Li’为针对第i个阀门计算机控制系统控制执行器的打开角度调整值，Vimax为第i个阀门的最大流量，Limax为第i个阀门最大的打开角度；
在随后的测试次数循环内，预设流量Vni是通过计算机控制系统控制执行器的旋转预设角度实现的，
首个测试次数循环内的预设角度为
Figure BDA0002758836000000093
其中，Lni为第i个阀门在首个测试次数循环内第n次测试的的预设角度；
在随后的测试次数循环内，预设角度为计算机控制系统控制执行器的打开角度调整值Li’；
数据采集系统接收与该阀门配套的流量计的测量结果Vint，测量结果Vint即为第i个阀门第n次测试时的实际流量数据；
数据采集系统将上述的流量计的测量结果Vint上传到计算机控制系统。计算机控制系统经由数据分析，得到预设流量Vni和流量计的测量结果Vint之间的差值ΔVni，
ΔVni＝Vni-Vint (4)；
测试结束后，通过计算机控制系统关闭两个吸附过程塔T1/T3的降压阀V12/V32和两个解吸过程塔T2/T4的升压阀V23/V43后，再关闭上述阀门对应的测试管道阀门C16-C46；
步骤四、当步骤二和步骤三均执行完毕之后，即两个吸附过程塔T1/T3和两个解吸过程塔T2/T4分别完成吸附和解吸过程以及两个吸附过程塔T1/T3的降压阀V12/V32和两个解吸过程塔T2/T4的升压阀V23/V43均完成测试并关闭相应的测试阀门C16-C46和测试管道阀门G15-G45后，关闭两个吸附过程塔T1/T3的升压阀V13/V33和两个解吸过程塔T2/T4的降压阀V22/V42；
步骤五、通过计算机控制系统开启两个吸附过程塔T1/T3的产品气排气阀P14/P34，并开启两个解吸过程塔T2/T4的进气阀J21/J41，当两个吸附过程塔T1/T3的产品气排净并且两个解吸过程塔T2/T4完成进气后，关闭两个吸附过程塔T1/T3的产品气排气阀P14/P34和两个解吸过程塔T2/T4的进气阀J21/J41；随后开启两个吸附过程塔T1/T3的降压阀V12/V32，并同时开启两个解吸过程塔T2/T4的升压阀V23/V43，此时两个吸附过程塔T1/T3为解吸过程，两个解吸过程塔T2/T4为吸附过程；
步骤六、通过计算机控制系统关闭两个吸附过程塔T1/T3的升压阀V13/V33和两个解吸过程塔T2/T4的降压阀V22/V42一侧的测试管道阀门G25/G45，将相应的测试管道和吸附和解吸过程塔的内部空间隔离开，并通过计算机控制系统打开两个吸附过程塔T1/T3的升压阀V13/V33和两个解吸过程塔T2/T4的降压阀V22/V42；
具体的，通过计算机控制系统控制上述阀门打开到预设流量，其中，
首个测试次数循环内，预设流量Vni的取值为：
Figure BDA0002758836000000101
其中，ni为第i个阀门测试的次数计数，ni的取值为1到N，每当对第i个阀门测试一次，计数值ni增加1，Vimax为第i个阀门的最大流量，N为测试次数循环上限，即当ni＝N时，下一次测试时该阀门的测试次数复原为1，N的取值为6-12次；
在随后的测试次数循环内，预设流量根据预设角度计算，计算公式为：
Figure BDA0002758836000000102
式中，Li’为针对第i个阀门计算机控制系统控制执行器的打开角度调整值，Vimax为第i个阀门的最大流量，Limax为第i个阀门最大的打开角度；
在随后的测试次数循环内，预设流量Vni是通过计算机控制系统控制执行器的旋转预设角度实现的，
首个测试次数循环内的预设角度为
Figure BDA0002758836000000111
其中，Lni为第i个阀门在首个测试次数循环内第n次测试的的预设角度；
在随后的测试次数循环内，预设角度为计算机控制系统控制执行器的打开角度调整值Li’；
数据采集系统接收与该阀门配套的流量计的测量结果Vint，测量结果Vint即为第i个阀门第n次测试时的实际流量数据；
数据采集系统将上述的流量计的测量结果Vint上传到计算机控制系统，计算机控制系统经数据分析，得到预设流量Vni和流量计的测量结果Vint之间的差值ΔV ni，
ΔVni＝Vni-Vint (4)；
测试结束后，通过计算机控制系统关闭两个吸附过程塔T1/T3的降压阀V12/V32和两个解吸过程塔T2/T4的升压阀V23/V43后，在关闭上述阀门对应的测试管道阀门；
步骤七、当步骤五和步骤六均执行完毕之后，即两个吸附过程塔T1/T3和两个解吸过程塔T2\T4分别完成解吸和吸附过程以及两个吸附过程塔T1/T3的升压阀V13/V33和两个解吸过程塔T2/T4的降压阀V22/V42均完成测试并关闭相应的测试阀门C16-C46和测试管道阀门G15-G45后，通过计算机控制系统关闭两个吸附过程塔T1/T3的降压阀V12/V32和两个解吸过程塔T2/T4的升压阀V23/V43，一个吸气-解吸周期结束，通过计算机控制系统记录设备运行的周期数M；
步骤八、通过计算机控制系统，判断M＝aN是否成立；
其中，M为计算机控制系统记录设备运行的周期数M，N为测试次数循环上限，a为任意自然数；
如果判断结果为否，则循环运行步骤一，如果判断结果为是，则运行步骤九；
步骤九、当M＝aN成立时，计算机控制系统经由数据采集系统采集了一组8*N个阀门流量的误差数据ΔVni，即ΔV112～ΔVN12，ΔV122～ΔVN22，ΔV132～ΔVN32，ΔV142～ΔVN42，ΔV113～ΔVN13，ΔV123～ΔVN23，ΔV133～ΔVN33，ΔV143～ΔVN43；
判断上述8*N个阀门流量的误差数据ΔVni，即ΔV112～ΔVN12，ΔV122～ΔVN22，ΔV132～ΔVN32，ΔV142～ΔVN42，ΔV113～ΔVN13，ΔV123～ΔVN23，ΔV133～ΔVN33，ΔV143～ΔVN43是否均未超过设定阈值，其中设定阈值具体为：
Figure BDA0002758836000000121
如果判断结果为是，则不需要对阀门进行补偿，返回执行步骤步骤一，下个测试次数循环计算机控制系统控制执行器的打开角度调整值Li’等于本个测试次数循环内的打开角度值；
如果判断结果为否，则执行步骤十；
步骤十、提取超出设定阈值的误差数据ΔVni所对应的阀门的全部N个数据，并计算用于下一个周期的阀门打开角度的子补偿值；
具体的，补偿值的计算方法如下：
Figure BDA0002758836000000122
针对存在误差数据ΔVni超出设定阈值的阀门计算得到n个(n＝1到N)子补偿值，根据子补偿值计算该阀门的最终的补偿值Ci；
Figure BDA0002758836000000123
步骤十一、根据该阀门的最终控制补偿值得到下一个测试次数循环计算机控制系统控制执行器的打开角度调整值；
L′i＝Li×(1-Cin) (8)；
其中，Li为本测试次数循环内计算机控制系统控制执行器的打开角度；
从下一个测试次数循环开始的周期，计算机控制系统对执行器输出的打开角度，按照Li’进行配置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，因此以上所述仅为本发明的实施例。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还包括各种等效变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (10)

1.一种天然气处理过程的控制系统，包括多个阀门，其特征在于，所述阀门包括阀门本体、阀门执行器和阀门流量计，
所述阀门执行器用于接收控制信号执行阀门本体的开启、关闭和打开角度的调整；
所述阀门流量计实时检测阀门的实际流量并反馈给计算机控制系统；
所述计算机控制系统预设流量和实际流量之间的差值，来反馈控制下一个测试循环周期内的补偿后的打开角度控制信号。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括中继控制器，所述中继控制器位于计算机控制系统和阀门执行器之间，用于将计算机控制系统发出单一控制指令进一步转化为阀门执行器的控制指令，并将转化后的控制指令发送到相应的阀门执行器。
3.一种天然气处理过程的控制方法，其特征在于，采用权利要求1-2任一项所述的控制系统进行天然气处理，具体包括以下步骤：
S1、对待操作的阀门进行分组并进行编码，并将分组数据存储于中继控制器的存储部件；
S2、设定各组阀门打开和关闭相应的触发信号；
S3、计算机控制系统将测试次数循环上限N，发送给中继控制器，并保存在中继控制器存储部件，每当待检测的阀门对应的测试阀门关闭后，该待检测阀门的测试次数累加1次，至达到第N次后归零；
S4、中继控制器根据步骤S3中累加的次数n，计算待检测阀门本次检测中的基本打开角度系数，该基本打开角度系数为n/N；
S5、当计算机控制系统根据流量计反馈数据，根据预定规则需要调整特定组的阀门开闭动作时，计算机控制系统向中继控制器发送阀门状态变更信号；
S6、中继控制器对计算机控制系统发送的信号进行处理；
S7、阀门接受到中继控制器发送的信号，执行响应的动作，并由该阀门上配套的阀门流量计进行流量测量，并反馈给计算机控制系统进行反馈计算控制。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，步骤S1中所述阀门的状态变更信号，依次由头部编码、阀门编码位、检测状态编码位、阀门状态变化编码位和结尾代码构成。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述头部编码为具有特定特征的脉冲信号，所述头部编码为2个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号的幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述阀门编码位为标准时钟脉冲构成的三位组别编码，其中0为低电平，1为高电平。
7.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述检测状态编码位体现该阀门是否处于检测过程，如果处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的高电平，幅度等于标准时钟脉冲，如果未处于检测过程，则检测状态编码位为一个周期的低电平。
8.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述阀门状态变化编码位，用于体现本次测试过程中阀门打开角度相对于基本打开角度的变化值，在未处于检测状态的条件下，阀门状态变化编码位的幅度为1或者0，在检测状态下，变化值也通过阀门状态变化编码位的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值来体现。
9.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述结尾代码为3个连续的幅度等于标准时钟脉冲信号幅度且频率为1/4倍标准时钟脉冲频率的脉冲信号周期。
10.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，步骤S6还包括：中继控制器解析需要调整的阀门以及进行变化的调整角度，将阀门状态变化编码位的脉冲信号的幅度和标准时钟脉冲信号的幅度的比值与该阀门当前的n/N值相加形成角度调整系数，并将相角度调整系数乘以标准时钟脉冲信号的幅度形成最终发送给特定阀门组的脉冲信号幅度，脉冲的频率为标准时钟脉冲频率的1/2。
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