CN203099340U - 一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，属于天然气管道分输技术领域。该控制设备包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器；数据采集装置与数据处理器相连，数据处理器与控制装置相连，控制装置与输出器相连。本实用新型将被控量的超调量控制在合理范围，提高了天然气分输站场电动调节阀压力和流量的稳定性；降低了阀门开度变化率，减少了电动调节阀动作的频率，从而降低了故障率，节省维护成本。
Description
技术领域
本实用新型属于天然气管道分输技术领域，特别涉及一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备。
背景技术
在西气东输天然气管道多数分输站中，调压系统通常采用调压撬，由安全截断阀、监控调压阀和工作调压阀三部分组成，压力设定值按梯度设置，其中安全截断阀的最高，工作调压阀的最低。通常采用站控PLC系统的PID程序对电动调节阀进行控制，电动执行机构接收来自PLC系统的信号（如4-20mA），然后驱动阀门改变开度来控制管道内天然气的流量、压力。在实际天然气分输过程中，对象模型多变，用户用气量波动性较大，具有随机性。面对复杂多变的工况，尤其对于那些与下游门站距离短、管径细的分输站，由于管容小，用气压力波动剧烈，PLC系统的PID控制无法适应现场需要，造成电动调节阀波动频繁，无法实现向下游的平稳供气。
针对上述情况，2009年在西气东输一线个别站场安装了PID多回路控制器MOD30ML，通过PID回路设计和软件编程，实现了电动调节阀的调节控制及调压系统的优化运行。MOD30ML多回路控制器根据采集的电动调节阀的进出口压力信号、电动调节阀的阀位信号和安全截断阀的阀门关断信号，再通过预先编制的应用软件进行PID运算，完成对电动调节阀阀门开度的控制。
但采用多回路控制器对电动调节阀进行控制，也存在一些不足之处：
1、在使用过程中需要进行仪表回路接线修改，增加额外硬件，如信号分配器，以便同时保证PLC系统对电动调节阀的控制功能；
2、不能对PLC系统PID控制的PID参数进行自整定；
3、可移植性不够强，更换一种控制器后，调试不能够直接移植过去使用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，解决了现有技术中需要多次调整电动调节阀动作的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器；其中，所述数据采集装置与所述数据处理器相连，所述数据处理器与所述控制装置相连，所述控制装置与所述输出器相连。
进一步地，所述控制设备还包括显示装置，所述显示装置分别与所述数据采集装置、所述控制装置和所述输出器相连，所述显示装置用于显示所述现场数据、所述实时数据和所述电动调节阀的控制量。
进一步地，所述现场数据包括所述电动调节阀的出口压力采样值和电动调节阀的开度采样值。
进一步地，所述数据采集装置包括压力变送器和电动阀门执行器的位置传感器。
本实用新型提供的天然气管道分输电动调节阀的控制设备，将被控量的超调量控制在合理范围，提高了天然气分输站场电动调节阀压力和流量的稳定性；降低了阀门开度变化率，减少了电动调节阀动作的频率，从而降低其故障率，节省了维护成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的天然气管道分输电动调节阀的控制装置结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型实施例提供的一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器，其中，数据采集装置包括压力变送器和电动阀门执行器的位置传感器,与PLC控制站通过以太网进行通信，通讯协议为Modbus TCP，用于获得通过PLC控制站采集的现场数据，而现场数据包括电动调节阀的出口压力采样值和电动调节阀开度采样值；PLC控制站则通过现场Rosemount3501T型压力变送器采集电动调节阀的出口压力采样值，通过Rotork IQ Pro系列电动阀门执行器的位置传感器采集电动调节阀开度采样值；
在本实用新型实施例中，数据处理器可以为Xeon E5606型号CPU，数据处理器用于根据滤波方法，对现场数据进行数据滤波，得到实时数据；
控制装置也可以为Xeon E5606型号CPU，控制装置用于根据实时数据和设定的控制参数，得到电动调节阀的控制量；
输出器为集成Broadcom5754千兆以太网控制器，输出器根据电动调节阀的控制量对计算得到的电动调节阀的控制量进行限幅或限流处理，然后将处理后控制量仍然经以太网通信写给PLC控制站，通过PLC控制站控制电动调节阀的阀位开度；PLC控制站将控制量通过数模转换后输出模拟电流信号，电动调节阀的IQFolomatic比例控制器则使能执行器按照该模拟电流信号自动定位阀门。
其中，该控制设备还包括显示装置，由显示器、键盘和鼠标组成，人机交互模块分别与数据采集装置、控制装置和输出器相连，人机交互模块用于显示现场数据、实时数据和电动调节阀的控制量。
虽然《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）、国外标准规范（BSEN12186-ENGL2000）对天然气长输管道分输站的各项技术要求，但是在在本实用新型实施例中，可以将该控制设备集成为工作站电脑，通过该控制设备，可以实现分输站场的平稳运行，保证控制参数稳定，避免压力或流量大幅度变化，降低调节阀动作频率，达到以下技术指标：
（1）被控量的超调量（瞬态过程中输出响应的最大值超过稳态值的百分数）<5%；
（2）降低阀门开度变化率10%以上；
（3）PID参数根据工况变化实现实时自整定；
（4）本控制系统可以通过计算机与原站控PLC系统相结合，无需对任何仪表回路接线进行修改。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种天然气管道分输电动调节阀的控制设备，其特征在于，包括数据采集装置、数据处理器、控制装置和输出器；其中，所述数据采集装置与所述数据处理器相连，所述数据处理器与所述控制装置相连，所述控制装置与所述输出器相连。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括显示装置，所述显示装置分别与所述数据采集装置、所述控制装置和所述输出器相连，所述显示装置用于显示所述现场数据、所述实时数据和所述电动调节阀的控制量。
3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述现场数据包括所述电动调节阀的出口压力采样值和电动调节阀的开度采样值。
4.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述数据采集装置包括压力变送器和电动阀门执行器的位置传感器。
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