DD247953A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE GAS PREVENTIVE BY MEANS OF THE HEAT TRANSFER - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemaesse Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerung der Gasvorwaermung realer Gase mit einer geringen Systemzeitkonstante realisiert wird. Mit dem entwickelten Verfahren lassen sich schnelle Aenderungen des Volumenstromes optimal ausregeln und den Energieaufwand fuer den Vorwaermprozess auf das technisch erforderliche Minimum reduzieren. Die Erfindung bezieht sich auf die Vorwaermung von Gasen, die auf Grund des Joule-Thomson-Effektes bei der Druckreduzierung eine Abkuehlung erfahren. Fig. 1The inventive method is characterized in that the control of the gas preheating of real gases is realized with a small system time constant. With the developed method, rapid changes of the volume flow can be optimally balanced and the energy expenditure for the pre-heating process can be reduced to the technically necessary minimum. The invention relates to the preheating of gases, which undergo a Abkuehlung due to the Joule-Thomson effect in the pressure reduction. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung betrifft die Erwärmung von veränderlichen Stoffströmen mit Hilfe von durch flüssige oder dampfförmige Wärmeträger beheizte Wärmeübertrager.The invention relates to the heating of variable material flows by means of heated by liquid or vapor heat transfer heat exchanger.
Sie bezieht sich auf die Vorwärmung von Gasen, die auf Grund des Joule-Thomson-Effektes bei der Druckreduzierung eine Abkühlung erfahren.It refers to the preheating of gases, which undergo cooling due to the Joule-Thomson effect in the pressure reduction.
Die Erfindung führt bei Anwendung in Druckreduzier- und Druckregelstationen vorzugsweise in Erdgasübernahmestationen r großer Leistung zur Verminderung des spezifischen Energieaufwandes für die Gasvorwärmung.The invention, when used in pressure reducing and pressure regulating stations preferably in natural gas transfer stations r great power to reduce the specific energy expenditure for gas preheating.
Die Vorwärmung von Erdgas zur Kompensation des mit der Entspannung verbundenen Joule-Thomson-Effektes wird vor der Druckreduzierung mit Hilfe von Wärmetauschern realisiert, die in Strang- oder Gruppenbauweise angeordnet sein können. Die Wärmetauscher werden im allgemeinen in zwei unterschiedlichen Varianten zum Einsatz gebracht.The preheating of natural gas to compensate for the associated with the relaxation Joule-Thomson effect is realized before the pressure reduction by means of heat exchangers, which can be arranged in a string or group construction. The heat exchangers are generally used in two different variants.
In der ersten Variante durchströmt das Erdgas einen Wärmeübertrager, der von einem Heizmedium durchströmt wird. Die Temperatur des Erdgases wird am Ausgang des Wärmeübertragers gemessen und als Regelgröße einem Temperaturregelkreis aufgeschaltet, der den Durchfluß des Heizmediums so steuert, daß die fest eingestellte Solltemperatur des Erdgases erreichtIn the first variant, the natural gas flows through a heat exchanger, which is flowed through by a heating medium. The temperature of the natural gas is measured at the output of the heat exchanger and connected as a controlled variable to a temperature control circuit which controls the flow of the heating medium so that the set target temperature of the natural gas reaches
Die Störgrößen dieses Regelkreises sind der Vordruck, die Gaseingangstemperatur und der momentane Volumenstrom.The disturbance variables of this control loop are the admission pressure, the gas inlet temperature and the instantaneous volume flow.
Während der Vordruck und die Gaseingangstemperatur unter normalen Betriebsbedingungen geringe Änderungsgeschwindigkeiten aufweisen, ist die Änderungsgeschwindigkeit des Volumenstromes relativ groß.While the admission pressure and the gas inlet temperature have low rates of change under normal operating conditions, the rate of change of the volume flow is relatively large.
Die beschriebene Regelkreisstruktur weist eine hohe Systemzeitkonstante auf. Damit ist die Ausregelung der Störgröße Volumenstromänderung nicht optimal. Um die Anlagen betriebssicher betreiben zu können, wird die Gasausgangstemperatur höher gewählt als technisch notwendig wäre. Damit wird mehr Wärme zugeführt, als erforderlich. Das vermindert den gesamtenergetischen Wirkungsgrad.The control loop structure described has a high system time constant. Thus, the compensation of the disturbance volume flow change is not optimal. In order to operate the plants reliable, the gas outlet temperature is set higher than would be technically necessary. This will provide more heat than required. This reduces the overall energy efficiency.
Ein weiteres bekanntes Verfahren stellt die Vorwärmung von Erdgas mittels Heater dar. Mit der Art und Weise der Vorwärmung durch ein großvolumiges, massebehaftetes Wasserbad ist eine extrem hohe Systemzeitkonstante verbunden. Auf Grund dieser Tatsache muß die Gasaustrittstemperatur wieder höher als technisch notwendig gewählt werden. Das hat einen Eigengasverbrauch zur Folge, der erheblich höher als erforderlich ist.Another well-known method is the preheating of natural gas by means of Heater. With the way of preheating by a large-volume, mass-laden water bath is associated with an extremely high system time constant. Due to this fact, the gas outlet temperature must again be higher than technically necessary. This results in a self-consumption of gas, which is considerably higher than necessary.
Es sind weder aus der nationalen bzw. internationalen Fach- oder Patentliteratur, noch aus anderen Veröffentlichungen Verfahren bekannt, die diese Regelungsaufgabe, d. h. Regelung der Vorwärmung eines Gasstromes unter Berücksichtigung der Störgrößen Vordruck, Gaseingangstemperatur und vor allem Volumenstrom, unter Vermeidung der genannten Mängel, zufriedenstellend lösen.Neither the national or international technical or patent literature nor other publications disclose methods that this regulatory task, d. H. Control of the preheating of a gas flow, taking into account the disturbance variables of admission pressure, gas inlet temperature and above all volume flow, while avoiding the aforementioned defects, satisfactorily solve.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung der Vorwärmung realer Gase zu entwickeln, welches sich durch eine geringe Systemzeitkonstante auszeichnet. Mit diesem Verfahren sind schnelle Änderungen des Volumenstromes optimal ausregelbar.The aim of the invention is to develop a method for controlling the preheating of real gases, which is characterized by a low system time constant. With this method, rapid changes in the volume flow can be optimally adjusted.
Der Energieaufwand für den Vorwärmprozeß kann mit Hilfe dieses Verfahrens auf das technisch erforderliche Minimum reduziert werden.The energy required for the preheating process can be reduced by this method to the technically required minimum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Erdgasvorwärmung mittels Wärmeübertrager zu entwickeln, welches die entnommene Wärmeleistung mißt und einem Wärmeleistungsregelkreis als Regelgröße aufschaltet. Dieser Regelkreis ist durch eine Führungsgröße zu beeinflussen, welche die Störgrößen Vordruck, Eingangstemperatur und Volumenstrom beinhaltet.The invention has for its object to develop a method for controlling the natural gas preheating by means of heat exchangers, which measures the heat output taken and turns on a heat output control loop as a controlled variable. This control loop is to be influenced by a reference variable which contains the disturbance variables form pressure, inlet temperature and volume flow.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die entnommene Wärmeleistung über die im Heizkreislauf gemessenen Größen Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur und Durchfluß ermittelt wird und als Regelgröße einer Regeleinrichtung aufgeschaltet wird. Diese Regeleinrichtung steuert ein im Vorlauf des Heizkreislaufes angeordnetes Zwei-Wege-Ventil, das einen variablen Teilstrom zum Wärmeerzeuger zurückführt.According to the invention the object is achieved in that the extracted heat output is determined by the measured in the heating circuit variables flow temperature, return temperature and flow and is switched as a control variable of a control device. This control device controls a two-way valve arranged in the flow of the heating circuit, which returns a variable partial flow to the heat generator.
Der erfindungsgemäße Regelkreis wird durch einen Sollwert geführt, der aus den Meßgrößen: Volumenstrom, Gaseingangsdruck und Gaseingangstemperatur nach der GleichungThe control loop according to the invention is guided by a desired value, which consists of the measured variables: volume flow, gas inlet pressure and gas inlet temperature according to the equation
üsoii = Vn Cp · [μ (pe - pa) - te + ta]üsoii = V n Cp · [μ (p e - p a) - t e + t a]
SollwertdesWärmeleistungsregelkreises in MJ/hSetpoint of the heat power control loop in MJ / h
vorzuwärmender Erdgasvolumenstrom in 103mn/hpreheated natural gas volume flow in 10 3 m n / h
spezifische Wärme des Gases inKJ/rfinKspecific heat of the gas inKJ / rfi n K
Joule-Thomson-Koeffizient inK/MPaJoule-Thomson coefficient inK / MPa
Gaseingangsdruck in MPaGas inlet pressure in MPa
Gasausgangsdruck nach Druckreduzierung in MPaGas outlet pressure after pressure reduction in MPa
te = GaseingangstemperaturvorWärmeübertrager in°Ct e = gas inlet temperature preheater in ° C
ta = Gasausgangstemperatur nach Druckreduzierung in 0Ct a = gas outlet temperature after pressure reduction in 0 C
Die Größe ta wird an der sollwerterzeugenden Meßeinrichtung gewählt, die Größe pa kann je Anwendungsfall variiert werden, d. h. als Meßgröße oder als wählbare Größe.The variable t a is selected at the setpoint generating measuring device, the size p a can be varied depending on the application, ie as a measured variable or as a selectable size.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung erläutert werden.The invention will be explained below with reference to the drawing.
Das ausgewählte Verfahrensbeispiel bezieht sich auf eine Erdgasdruckreduzierstation.The selected method example relates to a natural gas pressure reducing station.
Das Erdgas gelangt in die Druckreduzierstation am Gaseingang 1, durchströmt die Volumenstrommessung 8/F, die Temperaturmessung 8/T und die Druckmessung 8/P.The natural gas enters the pressure reduction station at the gas inlet 1, flows through the volume flow measurement 8 / F, the temperature measurement 8 / T and the pressure measurement 8 / P.
Die Meßgrößen können folgende Werte annehmen:The measured variables can assume the following values:
Eingangstemperatur 2...180CInput temperature 2 ... 18 0 C
Eingangsdruck 2,5...5,5MPa(LI)Inlet pressure 2.5 ... 5.5 MPa (LI)
Volumenstrom 10...300 103mn/hFlow 10 ... 300 10 m 3 n / h
Danach durchströmt das Erdgas die je nach Menge in variabler Anzahl parallel geschalteten Wärmeübertrager 4. Nach der Erwärmung wird das Erdgas der Druckreduzierung 2 zugeführt.Thereafter, the natural gas flows through the depending on the amount in variable number of parallel heat exchanger 4. After heating, the natural gas of the pressure reduction 2 is supplied.
Der Ausgangsdruck nach der Reduzierung wird konstant auf 0,6 MPa (Ü) geregelt. Dazu wird dem sollwertleitenden Rechenglied 7 dieser Wert vorgegeben. Ebenfalls wird dem Rechenglied 7 die Gasausgangstemperatur der Druckreduzierung als Sollwert vorgegeben.The outlet pressure after reduction is constantly controlled to 0.6 MPa (T). For this purpose, the target value-conducting computing element 7 is given this value. Also, the computing element 7, the gas outlet temperature of the pressure reduction is set as the setpoint.
Das Rechenglied 7 bildet den Sollwert der zu übertragenden Wärmeleistung aus den gemessenen und vorgegebenen Größen nach der BeziehungThe computing element 7 forms the desired value of the thermal power to be transmitted from the measured and predetermined quantities according to the relationship
Qsoll = Vn · Cp [μ (Pe - Pa) ~ te + ta]Qsoll V = n · Cp [μ (Pe - Pa) ~ t e + t a]
und übergibt die Sollgröße als analoges Signal dem Wärmeleistungsregler 6.and transfers the desired value as an analog signal to the heat output controller 6.
Der Heizkreislauf 3 wird von Heißwassererzeugern gespeist. Das System arbeitet mit Temperaturen von 90/700C.The heating circuit 3 is fed by hot water generators. The system works with temperatures of 90/70 0 C.
Die Förderung des Heißwassers erfolgt mittels Umwälzpumpen. Im Vorlauf dieses Heizkreislaufes ist ein Zwei-Wege-Stellventil 5 angeordnet. Das Heißwasser wird durch dieses Ventil stufenlos regelbar zwischen den Grenzzuständen „gesamte Warmwassermenge über die Wärmeübertrager" und „gesamte Warmwassermenge zum Rücklauf" geführt.The promotion of hot water by means of circulating pumps. In the lead of this heating circuit, a two-way control valve 5 is arranged. The hot water is continuously regulated by this valve between the limit states "total amount of hot water through the heat exchanger" and "total amount of hot water to the return" out.
Angesteuert wird dieses Ventil vom Wärmeleistungsregler 6. Dieser erhält seine Regelgröße von dem WärmemengenrechnerThis valve is controlled by the heat output controller 6. This receives its controlled variable from the heat quantity calculator
10. Der Wärmemengenrechner errechnet aus den im Warmwasserkreisiauf durch die Meßstellen 9 gemessenen Größen Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur und Wassermenge die entnommene Wärmeleistung und formt diese in ein analoges Signal um.10. The heat quantity calculator calculated from the measured in Warmwasserkreisiauf by the measuring points 9 sizes flow temperature, return temperature and water quantity, the extracted heat output and transforms them into an analog signal.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD28894786A DD247953A1 (en) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | METHOD FOR CONTROLLING THE GAS PREVENTIVE BY MEANS OF THE HEAT TRANSFER |
Applications Claiming Priority (1)
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| DD28894786A DD247953A1 (en) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | METHOD FOR CONTROLLING THE GAS PREVENTIVE BY MEANS OF THE HEAT TRANSFER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DD247953A1 true DD247953A1 (en) | 1987-07-22 |
Family
ID=5578034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DD28894786A DD247953A1 (en) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | METHOD FOR CONTROLLING THE GAS PREVENTIVE BY MEANS OF THE HEAT TRANSFER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD247953A1 (en) |
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1986
- 1986-04-09 DD DD28894786A patent/DD247953A1/en not_active IP Right Cessation
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