RU2181854C1

RU2181854C1 - Method for controlling operation of set of aggregates of compressor shop

Info

Publication number: RU2181854C1
Application number: RU2001117531A
Authority: RU
Inventors: А.З. Шайхутдинов; С.П. Продовиков; С.Д. Альтшуль; А.В. Черников; Я.А. Евдокимов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Система-Сервис"; Открытое акционерное общество "Газпром"
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2002-04-27

Abstract

FIELD: controlling operation of gas pumping aggregates of gas compressor shop while providing gas transportation. SUBSTANCE: method comprises steps of measuring pressure of transported gas at inlet and outlet of superchargers; measuring temperature of transported gas at inlet and outlet of superchargers; detecting rotation number of rotors of superchargers; measuring pressure or flowrate value to be compared with predetermined value; forming control stimula for fuel supply system of drive units of gas pumping aggregates of gas compressor shop; determining necessary values of rotor revolution number of superchargers with use of static functions; according to pressure value of technological gas at inlet and outlet of superchargers operating in parallel determining volume effectiveness, polytropic efficiency and polytropic compression power of compressor shop necessary for providing preset gas pressure at outlet; determining for each aggregate mechanical power on shaft of supercharger drive unit and according to it calculating consumption of fuel gas of drive units and total consumption of fuel gas of compressor shop; repeating such procedures and changing values of rotor revolution numbers at keeping constant polytropic compression power of compressor shop in order to receive set of values of rotor revolution number and to select among them such value that may be considered as optimal according to criterion of minimum fuel gas consumption while taking into account limit values of rotor revolution number. Job is fed to control systems of gas pumping aggregates as control stimula. In order to take into account unstable parameters of control object, functional characteristics of each supercharger are continuously parametrically tuned while using pressure values of transported gas at inlet and outlet of supercharger, temperature values of transported gas at inlet and outlet of supercharger and flowrate of fuel gas received by direct or indirect measuring in operation modes. EFFECT: enhanced functional reliability and quality parameters of control operations. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области управления работой газоперекачивающих агрегатов газокомпрессорного цеха при обеспечении транспортировки газа. The invention relates to the field of controlling the operation of gas pumping units of a gas compressor shop while providing gas transportation.

Известен способ (пат. РФ 2084704, F 04 D 27/00, 1993 г.) регулирования компрессорной станции, которая содержит несколько динамических компрессоров, работающих параллельно, заключающийся в том, что выбирают наибольшее из нормализованных относительных расстояний от рабочей точки компрессора до границы помпажа, управляют исполнительным органом компрессора с выбранным наибольшим расстоянием с помощью масштабированного корректирующего изменения сигнала главного регулятора для восстановления основного параметра газа до требуемого уровня и формируют для каждого компрессора корректирующий сигнал для уравнивания соответствующего нормализованного относительного расстояния до границы помпажа с указанным наибольшим расстоянием. A known method (US Pat. RF 2084704, F 04 D 27/00, 1993) of regulation of a compressor station, which contains several dynamic compressors operating in parallel, which consists in choosing the largest of the normalized relative distances from the compressor operating point to the surge boundary control the executive body of the compressor with the selected largest distance using the scaled corrective change in the signal of the main regulator to restore the main gas parameter to the required level and form t for each compressor, a correction signal to equalize the corresponding normalized relative distance to the surge border with the specified largest distance.

Недостатком данного способа является то, что не обеспечивается такой выбор скоростей вращения роторов компрессоров, при котором одновременно с обеспечением заданного значения основного параметра газа компрессорной станции обеспечивается минимальный суммарный расход энергии приводов компрессоров. The disadvantage of this method is that such a choice of compressor rotor speeds is not provided that at the same time as providing the set value of the main gas parameter of the compressor station, the minimum total energy consumption of the compressor drives is ensured.

Известен способ (пат. РФ 2040699, F 02 С 9/28, 1995 г.) регулирования характеристик и диагностики состояния газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что формируют заданное значение параметров, измеряют параметры двигателя, вычисляют дифференциальную составляющую измеренного параметра, вычисляют пропорциональную и интегральную составляющие разности заданного и измеренного значений управляющего воздействия как сумму пропорциональной, дифференциальной и интегральной составляющих, контролируют правильность измерения и вычисления значений параметров, пропорциональной, дифференциальной, интегральной, пропорционально-дифференциальной составляющих и управляющего воздействия и при отсутствии сбоев при расчете управляющего воздействия разрешают прохождение управляющего воздействия на управление расходом топлива в двигатель, в процессе испытания формируют заданные значения отклонений режимов работы от номинальных значений, передают их по линиям связи, принимают и изменяют заданное значение параметра в соответствии с заданным значением отклонения, для проверки работы двигателя на контуре регулирования по выбранному параметру формируют команду на снижение настройки заданного значения параметра на заданную величину, обеспечивающую устойчивую работу на выбранном контуре регулирования, передают ее, принимают и отрабатывают команду на снижение настройки заданного значения параметра, при проверке работоспособности противопомпажной системы формируют команду "Имитация помпажа", передают ее, принимают и отрабатывают по заданному алгоритму, формируют управляющее воздействие на изменение расхода топлива, необходимое для восстановления заданного режима работы двигателя, при проведении диагностики состояния двигателя формируют команду на отключение контроля правильности измерения выбранного параметра, вычисление составляющих, управляющего воздействия, передает ее, принимают и производят отключение соответствующего контроля. A known method (US Pat. RF 2040699, F 02 С 9/28, 1995) of regulating the characteristics and diagnosing the state of a gas turbine engine, which consists in generating a predetermined parameter value, measuring the engine parameters, calculating the differential component of the measured parameter, calculating the proportional and the integral components of the difference between the set and measured values of the control action as the sum of the proportional, differential and integral components, control the accuracy of measurement and calculation of the value parameters proportional, differential, integral, proportional-differential components and control action and in the absence of failures in the calculation of the control action allow the passage of the control action on the fuel consumption control in the engine, during the test form the set values of the deviations of the operating modes from the nominal values, transfer them via to the communication lines, they accept and change the set value of the parameter in accordance with the set value of the deviation, to check the operation the driver on the control loop for the selected parameter form a command to reduce the setting of the set parameter value by the specified value, ensuring stable operation on the selected control loop, transmit it, receive and work out the command to reduce the setting of the set value of the parameter, when checking the operability of the anti-surge system form the command "Simulation surge ", transmit it, receive and work out according to a given algorithm, form a control effect on the change in fuel consumption, necessary to restore the specified engine operation mode, when diagnosing the state of the engine, a command is generated to disable the monitoring of the correct measurement of the selected parameter, calculate the components, the control action, transmit it, receive and disable the corresponding control.

Недостатком данного способа является то, что способ не позволяет организовать работу двигателей в составе параллельно работающих ГПА с минимальным суммарным расходом топлива. The disadvantage of this method is that the method does not allow to organize the operation of engines as part of parallel-running gas compressor units with a minimum total fuel consumption.

Известен способ (пат. РФ 2031212, F 01 K 7/24, 1995 г.) управления энергоблоком путем изменения пропускной способности регулирующего органа турбины по управляющему сигналу, в качестве которого используют сумму двух сигналов, первый из которых равен сумме сигналов заданного значения пропускной способности регулирующего органа и отклонения частоты вращения турбины от заданного значения, а второй - детектированной сумме проинвертированных первого сигнала и сигнала отклонения от заданного значения давления пара за котлом. A known method (US Pat. RF 2031212, F 01 K 7/24, 1995) of controlling a power unit by changing the capacity of the turbine regulating body by a control signal, which is used as the sum of two signals, the first of which is equal to the sum of the signals of a given bandwidth value the regulator and the deviation of the turbine speed from the set value, and the second to the detected sum of the inverted first signal and the signal of the deviation from the set value of the steam pressure behind the boiler.

Недостатком данного способа является то, что способ не учитывает взаимное влияние при работе нескольких турбин в составе одного энергоблока, работающего на общую нагрузку. The disadvantage of this method is that the method does not take into account the mutual influence during the operation of several turbines as part of a single power unit operating on a common load.

Технический результат, полученный при осуществлении (изготовлении) или использовании средства, воплощающего изобретение, выражается в снижении количества топлива, необходимого для транспортировки единицы количества газа, и, как следствие, в снижении стоимости транспортировки единицы количества газа. The technical result obtained during the implementation (manufacture) or use of the means embodying the invention is expressed in reducing the amount of fuel needed to transport a unit of quantity of gas, and, as a result, in reducing the cost of transporting a unit of amount of gas.

Это достигается тем, что в способе управления работой агрегатов компрессорного цеха, заключающемся в том, что измеряется давление транспортируемого газа на входе и выходе нагнетателей, температура транспортируемого газа на входе и выходе нагнетателей, частота вращения роторов нагнетателей, значение основного параметра газа компрессорной станции (давления или расхода), которое сравнивается с заданной величиной основного параметра, и формируется управляющее воздействие на системы подачи топлива приводов газоперекачивающих агрегатов, входящих в состав компрессорного цеха, необходимые величины частот вращения роторов нагнетателей определяют с использованием статических функций, при этом по давлениям технологического газа на входе и выходе параллельно работающих нагнетателей, температуре на входах и выходах нагнетателей и частотам вращения роторов нагнетателей определяют объемную производительность, политропический коэффициент полезного действия и требуемую для обеспечения заданного давления на выходе политропическую мощность сжатия каждого нагнетателя, суммируя которые, получают требуемую политропическую мощность сжатия компрессорного цеха, по политропической мощности сжатия и политропическому коэффициенту полезного действия для каждого агрегата определяют механическую мощность на валу привода нагнетателя, по которой рассчитывают расход топливного газа приводов каждого агрегата и общий расход топливного газа компрессорного цеха, далее путем неоднократного повторения этих действий с перебором значений частот вращения роторов нагнетателей при условии сохранения политропической мощности сжатия компрессорного цеха, постоянной и равной требуемой политропической мощности компрессорного цеха, получают ряд значений частот вращения роторов нагнетателей, из них по минимуму общего расхода топливного газа компрессорного цеха и с учетом ограничений выбирают тот, который считают оптимальным значением задания на частоты вращения роторов нагнетателей на данном шаге и подают в систему управления газоперекачивающих агрегатов в качестве управляющего воздействия, при этом функциональные зависимости для каждого из нагнетателей непрерывно параметрически настраивают с использованием величин давлений транспортируемого газа на входе и выходе нагнетателя, температур транспортируемого газа на входе и выходе нагнетателя и расхода топливного газа, получаемых прямыми или косвенными измерениями в процессе работы, что позволяет снизить расход топливного газа и осуществить надлежащий режим экономии при сохранении функциональной надежности и улучшении качества регулирования. This is achieved by the fact that in the method of controlling the operation of the compressor shop units, namely, the pressure of the transported gas at the inlet and outlet of the superchargers is measured, the temperature of the transported gas at the inlet and outlet of the superchargers, the rotational speed of the superchargers rotors, the value of the main gas parameter of the compressor station (pressure or flow rate), which is compared with a given value of the main parameter, and a control action is formed on the fuel supply systems of the drives of gas pumping units, included in the compressor shop, the required values of the rotor speed of the supercharger rotors are determined using static functions, while the volumetric productivity and the polytropic coefficient of usefulness are determined by the pressure of the process gas at the inlet and outlet of the supercharger in parallel, the temperature at the inlet and outlet of the supercharger and the frequency of rotation of the supercharger rotor actions and required to ensure a given pressure at the outlet polytropic compression power of each supercharger, sums In order to obtain the required polytropic compression power of the compressor shop, the polytropic compression power and polytropic efficiency for each unit determine the mechanical power on the compressor drive shaft, which calculates the fuel gas flow rate of the drives of each unit and the total fuel gas flow rate of the compressor shop, then repeated repetition of these actions with enumeration of the values of the rotational frequencies of the rotors of the superchargers, provided that the polytropic power In order to compress the compressor workshop, which is constant and equal to the required polytropic power of the compressor workshop, a series of values of the rotor speeds of the compressor rotors are obtained, from which the total fuel gas consumption of the compressor shop is minimized and, taking into account the restrictions, choose the one that is considered the optimal value for the reference frequency of the compressor rotors this step and served in the control system of gas pumping units as a control action, while the functional dependencies for each of the blowers th is continuously parametrically adjusted using the values of the pressure of the transported gas at the inlet and outlet of the supercharger, the temperatures of the transported gas at the inlet and outlet of the supercharger and the fuel gas flow obtained by direct or indirect measurements during operation, which allows to reduce the consumption of fuel gas and to implement the proper saving mode at maintaining functional reliability and improving regulatory quality.

Указанные существенные признаки, характеризующие сущность заявляемого технического решения, не известны в подобной совокупности и взаимосвязи в настоящее время для способов управления работой агрегатов компрессорного цеха. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам изобретения в ходе проведенных исследований, не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Новизна". These essential features characterizing the essence of the claimed technical solution are not known in such a combination and relationship at present for methods of controlling the operation of units of the compressor shop. An analogue, characterized by the identity of all the essential features of the invention during the studies, was not found, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "Novelty."

Существенные признаки не могут быть представлены как комбинация, выявленная из известных решений с реализацией в виде отличительных признаков для достижения технического результата, откуда следует вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Изобретательский уровень". Essential features cannot be represented as a combination identified from known solutions with the implementation in the form of distinctive features to achieve a technical result, whence the conclusion about the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "Inventive step" follows.

В связи с тем, что заявляемое техническое решение представляет из себя перечень действий, разработанный для реализации управления конкретным процессом работы агрегатов в компрессорном цехе газоперекачивающей станции, а указанная совокупность признаков в виде действий в определенной последовательности достаточно подробно представлена в описании и дополняется примером технической реализации, а именно развернутой функциональной схемой системы управления, в основу которой заложен заявляемый способ, подтверждающий возможность осуществления с достижением технического результата, изобретение соответствует требованию критерия "Промышленная применимость". Due to the fact that the claimed technical solution is a list of actions developed to implement control of a specific process of operation of units in the compressor shop of a gas pumping station, and the specified set of features in the form of actions in a certain sequence is presented in sufficient detail in the description and is supplemented by an example of technical implementation, namely, the detailed functional diagram of the control system, which is based on the claimed method, confirming the possibility of detecting with the achievement of the technical result, the present invention meets the requirement of "Industrial Applicability" criterion.

На фиг.1 представлены возможные зависимости суммарной мощности и расхода топлива от частот вращения двух нагнетателей, работающих параллельно. Figure 1 shows the possible dependence of the total power and fuel consumption on the rotational speeds of two superchargers operating in parallel.

На фиг.2 представлена структурная схема алгоритма реализации заявляемого способа. Figure 2 presents the structural diagram of the implementation algorithm of the proposed method.

На фиг.3 представлен вариант системы управления, реализующий заявляемый способ. Figure 3 presents a variant of a control system that implements the inventive method.

На фиг.4 представлен алгоритм функционирования системы управления. Figure 4 presents the algorithm of the functioning of the control system.

На фиг.5 представлен простейший вариант реализации системы. Figure 5 presents the simplest embodiment of the system.

Так как способ представляет собой поиск управляющего воздействия, обеспечивающего минимальный расход топлива, то ход этого процесса может быть рассмотрен на примере распределения нагрузки между двумя газоперекачивающими агрегатами, работающими параллельно, для чего можно построить поверхности (функции двух переменных), аргументами которых будут частоты вращения нагнетателей, а значениями - суммарная мощность и суммарный расход топлива. Since the method is a search for a control action that ensures minimal fuel consumption, the course of this process can be considered by the example of load distribution between two gas-pumping units operating in parallel, for which it is possible to build surfaces (functions of two variables), the arguments of which will be the speed of the superchargers , and values - total power and total fuel consumption.

На фиг.1 эти поверхности показаны в виде изолиний (сплошные линии - линии постоянной суммарной мощности, пунктирные - линии постоянного суммарного расхода топлива), стрелки показывают направления роста соответствующих величин. Вид поверхности и, соответственно, изолиний зависит от многих факторов, поэтому поверхности могут пересекаться различным образом. В случае кривой А точки минимального расхода топлива А1 и А2 лежат так, что минимум расхода топлива получается при работе одного агрегата на максимальных оборотах, а другого на минимальных. В случае кривой В есть единственная точка минимального расхода топлива В1, которая лежит примерно в середине рабочего диапазона. Вариант кривой А является возможным, режимы, соответствующие точкам А1 и А2, теоретически являются оптимальными, но эти режимы нежелательны по технологическим соображениям. Для того, чтобы избежать таких режимов работы, пользуются вторым критерием оптимизации - максимальным разбросом помпажных запасов у работающих агрегатов. На фиг.1 показана кривая С, ограничивающая область допустимых решений, максимально допустимый разброс вычисляется, исходя из расстояния до различных ограничений, если решение, дающее минимальный расход топлива, укладывается в допустимый разброс по помпажному запасу, то оно выдается в качестве управляющего воздействия на агрегатный уровень, если же такого решения нет, то в качестве задания выдается решение, дающее минимальный разброс помпажных запасов. In Fig. 1, these surfaces are shown in the form of isolines (solid lines are lines of constant total power, dotted lines are lines of constant total fuel consumption), arrows show the growth directions of the corresponding quantities. The type of surface and, accordingly, isolines depends on many factors, therefore surfaces can intersect in different ways. In the case of curve A, the points of minimum fuel consumption A1 and A2 lie so that the minimum fuel consumption is obtained when one unit is operating at maximum speed and the other at minimum speed. In the case of curve B, there is a single point of minimum fuel consumption B1, which lies approximately in the middle of the operating range. A variant of curve A is possible, the modes corresponding to points A1 and A2 are theoretically optimal, but these modes are undesirable for technological reasons. In order to avoid such operating modes, they use the second optimization criterion - the maximum variation in surge reserves of operating units. Figure 1 shows the curve C, limiting the range of feasible solutions, the maximum allowable variation is calculated based on the distance to various restrictions, if the solution giving the minimum fuel consumption fits into the allowable variation in surplus stock, then it is issued as a control action on the aggregate level, if there is no such solution, then as a task a solution is issued that gives the minimum spread of surge reserves.

В ходе реализации (фиг.2) заявляемого способа измеряется давление технологического газа на выходе компрессорного цеха Р_{вых_кц}, частота вращения ротора нагнетателя (силовой турбины) каждого ГПА N_{ст_i}, давление технологического газа на входе каждого нагнетателя Р_{вх_н_i}, давление технологического газа на выходе каждого нагнетателя Р_{вых_н_i}, температура технологического газа на входе каждого нагнетателя Т_{вх_н_i}, температура технологического газа на выходе каждого нагнетателя Т_{вых_н_i}, давление топливного газа перед мерной шайбой каждого газоперекачивающего агрегата Р_{тг_гпа_i}.During the implementation (figure 2) of the proposed method, the pressure of the process gas at the outlet of the compressor shop R _{o_kts is measured} , the rotor speed of the supercharger (power turbine) of each gas _{compressor unit is} N _{st_i} , the process gas pressure at the inlet of each supercharger R _{in____} , the process gas pressure at the outlet of each P _{vyh_n_i} supercharger, the temperature of the process gas at the inlet of each blower _{vh_n_i} T, the process gas outlet temperature T _{vyh_n_i} each blower, the fuel gas pressure before measuring each washer azoperekachivayuschego unit P _{tg_gpa_i.}

Сравнивается задание на регулируемую величину с текущими значениями регулируемой величины и вырабатывается приращение суммарной относительной мощности сжатия. За 100% суммарной относительной мощности берется суммарная мощность, которая вырабатывалась бы всеми агрегатами, работающими в данный момент в магистраль, при их работе на режиме максимальной мощности (эта величина известна из эксплуатационной документации на ГПА). Для выработки приращения суммарной относительной мощности могут использоваться известные в теории автоматического управления алгоритмы, например П-, ПИ- и ПИД-регуляторы и их модификации (с входной зоной нечувствительности, ограничением скорости или величины выходного сигнала и т.д.). По величине приращения суммарной относительной мощности dL_сумм вырабатывается величина приращения на частоты вращения роторов нагнетателей тех ГПА, которые работают в магистраль, при этом приращения на частоты вращения роторов нагнетателей выбирают такими, чтобы обеспечить требуемую суммарную мощность при минимальном расходе топливного газа. Для этого для каждого газоперекачивающего агрегата, имеющегося в компрессорном цехе, составляют следующие моделирующие нелинейные функциональные зависимости, использующие объемную производительность нагнетателя Q_{н_i}=Q(Р_{вх_н_i}, Р_{вых_н_i}, N_{ст_i}), политропическую мощность сжатия нагнетателя L_{пол_н_i}=L_пол(Р_{вх_н_i}, Р_{вых_н_i}, Q_{н_i}, Т_{вх_н_i}), коэффициент полезного действия нагнетателя Eff__{н_i}=Eff(Q_{н_i}, P_{вx_н_i}, Р_{вых_н_i}), механическую мощность на валу силовой турбины ГПА L_{мех_гпа_i}= L_мех(L_{пол_н_i}, Eff_{_н_i}), расход топлива ГПА G_{т_гпа_i}=G_т(L_{мех_гпа_i}), с привлечением информации о предельных режимах работы, ограничиваемых максимальными и минимальными частотами вращения роторов нагнетателя и газотурбинного привода, предельной температурой продуктов сгорания в газотурбинном приводе, расстоянием до границы устойчивой работы нагнетателя и т.д., циклически получают частоту вращения ротора нагнетателя (силовой турбины) каждого ГПА N_{ст_i}, давление технологического газа на входе каждого нагнетателя Р_{вх_н_i}, давление технологического газа на выходе каждого нагнетателя Р_{вых_н_i}, температуру технологического газа на входе каждого нагнетателя Т_{вх_н_i}, величину которых вводят в вышеуказанные нелинейные зависимости, получая совпадение моделируемого режима работы ГПА с реальным, далее рассчитывают величину текущей суммарной мощности L_сумм с использованием функциональных зависимостей, заложенных при моделировании ГПА, после чего рассчитывают величину заданной суммарной мощности L_сумм+dL_сумм, если в настоящий момент К нагнетателей работают в магистраль, то независимые тестовые воздействия в виде приращений (с положительным и отрицательным знаком) частот вращения подают на К-1 моделей, а воздействие на К-ю модель вычисляют таким образом, чтобы обеспечить заданную суммарную мощность, далее перебирают несколько вариантов изменения частоты вращения ротора нагнетателя и производят расчет по моделирующим функциональным зависимостям, величина этих изменений является функцией от dL_сумм, из перебранных вариантов выбирается тот, который дает минимальный расход топлива по математическим моделям и не приводит к необходимости работы какого-либо ГПА на режиме, близком к предельному по тому или иному параметру.The task for the controlled variable is compared with the current values of the controlled variable and an increment of the total relative compression power is generated. For 100% of the total relative power, the total power is taken, which would be generated by all units that are currently working on the main line, when they operate at maximum power mode (this value is known from the operational documentation for the GPU). Algorithms known in the theory of automatic control can be used to generate an increment in the total relative power, for example, P, PI, and PID controllers and their modifications (with an input deadband, limiting the speed or magnitude of the output signal, etc.). The increment in the total relative power dL _sums produces the increment in the rotor speed of the supercharger rotors of those gas compressor units that work in the main, while the increment in the rotor speed of the supercharger rotors is chosen so as to provide the required total power with a minimum fuel gas consumption. For this, for each gas pumping unit available in the compressor shop, the following non-linear modeling functional dependencies are used, using the volumetric capacity of the supercharger Q _{n_i} = Q (P _{in_n_i} , P _{out_n_i} , N _{st_i} ), the polytropic compression power of the supercharger L _{pol_n_i} = L _floor (P _{in_n_i} , P _{out_n_i} , Q _{n_i} , T _{in_n_i} ), the efficiency of the supercharger Eff_ _{н_i} = Eff (Q _{н_i} , P _{inx_n_i} , P _{out_n_i} ), the mechanical power on the _HPA power turbine shaft L _{mech_pa_i} = L _mech (L _{half_n_i} , Eff _{_н_i} ), GPU fuel consumption G _{t_gpa_i} = G _t (L _{mech_gpa_i} ), with information on the limiting operating conditions, limited by the maximum and minimum rotational speeds of the supercharger rotors and gas turbine drive, the temperature of the combustion products in the gas turbine drive, the distance to the boundary of the stable operation of the supercharger, etc., cyclically obtain the rotor speed of the supercharger (power turbine) of each GPA N _{st_i} , process gas pressure at the inlet of each supercharger P _{in_n_i} , process gas pressure at the outlet of each supercharger P _{out_n_i} , technology temperature gas at the inlet of each supercharger T _{in_n_i} , the value of which is introduced into the above non-linear dependences, obtaining the coincidence of the simulated GPU operation mode with the real one, then the value of the current total power L _{sums is} calculated using the functional dependencies inherent in the GPU simulation, and then the value of the specified total power _sum L + dL _amounts, if at the moment K superchargers operating in the trunking, the independent impact test in the form of increments (positive and neg an effective sign), the rotational speeds are fed to K-1 models, and the effect on the K-th model is calculated in such a way as to provide a given total power, then several options for changing the rotor speed of the supercharger are sorted out and the calculation is made according to modeling functional dependencies, the magnitude of these changes is a function of dL _sums , from the enumerated options, one is selected that gives the minimum fuel consumption by mathematical models and does not lead to the need for any GPU to work in a mode close to one by one or another parameter.

Величины заданий на частоты вращения роторов нагнетателей, полученные на предыдущем шаге, подаются в локальные системы управления ГПА, эти локальные системы управления выводят ГПА на заданные режимы работы, обеспечивая заданное качество переходных процессов. The magnitude of the tasks for the rotor speed of the supercharger rotors obtained in the previous step are fed to the local control systems of the gas compressor, these local control systems bring the gas compressor to the specified operating modes, ensuring a given quality of transient processes.

Исходные функциональные зависимости, входящие в математические модели агрегатов, строятся по данным эксплуатационной документации для уточнения индивидуальных особенностей каждого агрегата, а также различий, возникающих вследствие износа частей ГПА в процессе эксплуатации, по величинам давления технологического газа на входе каждого нагнетателя Р_{вх_н_i}, давления технологического газа на выходе каждого нагнетателя Р_{вых_н_i}, температуре технологического газа на входе каждого нагнетателя Т_{вх_н_i}, температуре технологического газа на выходе каждого нагнетателя Т_{вых_н_i}, давления топливного газа перед мерной шайбой каждого ГПА Р_{тг_гпа_i}, перепада давлений топливного газа на мерной шайбе каждого ГПА dР_{мш_гпа_i}, рассчитывают величины КПД нагнетателя Eff_{_реа} _{льн_н_i}=Eff_{_реальн}(P_{вх_н_i}, Р_{вых_н_i}, Т_{вх_н_i}, Т_{вых_н_i}) и расхода топлива Gт_{_реальн_i}=Gт_{_реальн}(Р_{тг_гпа_i}, dР_{мш_гпа_i}), сравнивают величины Eff_{_реа} _{льн_н_i}, G_{т_ре} _{альн_i}, полученные на предыдущем цикле, с величинами Eff_{_н_i} и G_{т_гпа_i}, полученными от соответствующей математической модели ГПА, и по величинам рассогласования (Eff_{_реал} _{ьн_н_i} - Eff_{_н_i}) и (Gт_{_реальн_i} - G_{т_гпа_i}) вырабатываются величины изменений параметров функциональных зависимостей Eff_{_н_i}=Eff(Q_{н_i}, Р_{вх_н_i}, Р_{вых_н_i}) и G_{т_гпа_i}=Gт(L_{мех_гпа_i}) соответствующей математической модели ГПА.The initial functional dependencies included in the mathematical models of units are constructed according to the operational documentation to clarify the individual characteristics of each unit, as well as differences arising due to wear of the GPU parts during operation, by the values of the process gas pressure at the inlet of each supercharger P _{in_n_i} , and the process gas pressure at the outlet of each supercharger P _{out_n_i} , the temperature of the process gas at the inlet of each supercharger T _{in____i} , the temperature of the process gas at the output of each blower T _{vyh_n_i,} fuel gas pressure before measuring the puck each HPA P _{tg_gpa_i,} differential fuel gas pressure on volumetric washer each HPA dP _{msh_gpa_i,} calculated values efficiency supercharger Eff _{_rea} _{ln_n_i} = Eff _{_realn} (P _{vh_n_i} P _{vyh_n_i} T _{vh_n_i,} T _{vyh_n_i)} and fuel consumption GT _{_realn_i} = GT _{_realn} (P _{tg_gpa_i,} dP _{msh_gpa_i)} comparing the magnitude Eff _{_rea} _{ln_n_i,} G _{t_re} _{aln_i} obtained in the previous cycle, with the values Eff _{_n_i} and G _{t_gpa_i} obtained from the mathematical model SBS and error value (Eff _{_rea} _{n_n_i} - Eff _{_n_i)} and (GT _{_realn_i} - G _{t_gpa_i)} produced magnitude parameter changes Eff _{_n_i} functional dependency = Eff (Q _{n_i} P _{vh_n_i,} _{vyh_n_i} F) and G _{t_gpa_i} GT = (L _{meh_gpa_i)} corresponding mathematical model SBS.

Примером системы управления, реализующей заявляемый способ может быть структура, представленная на фиг.3. An example of a control system that implements the inventive method may be the structure shown in figure 3.

Система автоматического управления (САУ) компрессорного цеха предназначена для сбора, обработки и отображения информации об общецеховых технологических параметрах, положении общецеховых исполнительных механизмов, для реализации дистанционного управления кранами узла подключения и для осуществления аварийного останова цеха, в состав этой же САУ входит и подсистема, реализующая управление системами подачи топлива приводов ГПА по заявляемому способу. САУ состоит из подсистем 2 ввода/вывода аналоговых и дискретных данных, подсистемы 1 логико-командного управления общецеховыми исполнительными механизмами, подсистемы 4 управления системами подачи топлива приводов ГПА по заявляемому способу и подсистемы 3 человеко-машинного взаимодействия (пульта оператора). The automatic control system (ACS) of the compressor workshop is designed to collect, process and display information about general workshop technological parameters, the position of general workshop actuators, to implement remote control of the cranes of the connection unit and to perform emergency shutdown of the workshop, the same ACS also includes a subsystem that implements control of the fuel supply systems of the GPA drives according to the claimed method. ACS consists of subsystems 2 of input / output of analog and discrete data, subsystem 1 of the logical-command control of general shop actuators, subsystem 4 of the control of the fuel supply systems of the GPU drives according to the claimed method and subsystem 3 of man-machine interaction (operator panel).

Данная локальная система управления может быть реализована на базе комплекса микропроцессорных устройств, архитектура которого может быть различной в зависимости от вычислительных ресурсов применяемых устройств и от количества выполняемых системой функций. В простейшем варианте система (фиг. 5) включает устройство связи с объектом 1, осуществляющее аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразования, процессорный модуль 2, осуществляющий вычисления для реализации заявляемого способа управления, и терминал оператора (пульт управления) 3, предназначенный для начальной настройки системы, контроля ее работы и задания необходимого значения выходного давления компрессорного цеха. This local control system can be implemented on the basis of a complex of microprocessor devices, the architecture of which can be different depending on the computing resources of the devices used and on the number of functions performed by the system. In the simplest embodiment, the system (Fig. 5) includes a communication device with an object 1 that performs analog-to-digital and digital-to-analog conversions, a processor module 2 that performs calculations to implement the inventive control method, and an operator terminal (control panel) 3 designed for initial system settings, monitoring its operation and setting the required output pressure of the compressor shop.

Предложенный способ управления работой агрегатов компрессорного цеха позволяет достичь более низкого расхода топлива приводов ГПА при более точной стабилизации заданного значения основного параметра газа (давления или расхода) компрессорного цеха по сравнению со способом, по которому управление работой каждого агрегата осуществляется локальной системой управления агрегата, а необходимые для поддержания заданного значения основного параметра газа компрессорного цеха значения частот вращения роторов нагнетателей выбираются оператором, что приводит к снижению стоимости транспортировки единицы количества газа. The proposed method for controlling the operation of the units of the compressor shop allows to achieve a lower fuel consumption of GPU drives with more accurate stabilization of the set value of the main gas parameter (pressure or flow) of the compressor shop compared to the way in which the operation of each unit is controlled by the local control system of the unit, and the necessary To maintain the set value of the main gas parameter of the compressor shop, the rotational speeds of the rotors of the superchargers are selected. Oromo, which leads to a decrease in the amount of gas the unit cost of transportation.

Claims

The method of controlling the operation of the complex of units of the compressor shop, which consists in measuring the pressure of the transported gas at the inlet and outlet of the superchargers, the temperature of the transported gas at the inlet and outlet of the superchargers, the rotational speed of the superchargers, the value of the main gas parameter of the compressor shop (pressure or flow), which is compared with a given value of the main parameter, and control actions are formed on the fuel supply systems of the drives of gas pumping units (GPU) included in the tav of the compressor department, characterized in that the set values of the frequencies of rotation of the rotors of the superchargers are determined using static functions, while the volumetric productivity, polytropic is determined by the pressure of the process gas at the inlet and outlet of the simultaneously working superchargers, the temperature at the inputs and outputs of the superchargers and the frequencies of rotation of the superchargers efficiency and required to ensure a given pressure at the output polytropic compression power of each compressor, dying off which obtain the required polytropic compression power of the compressor shop, the polytropic compression power and polytropic efficiency for each unit determine the mechanical power on the compressor drive shaft, which calculates the fuel gas flow of the gas turbine drive of each unit and the total fuel gas consumption of the compressor shop, then by repeated repetition of these actions with enumeration of the values of the rotational speeds of the rotors of the superchargers, provided that the compressive power of the compressor shop at a constant and equal to the required polytropic power of the compressor shop, a series of values of the rotor speeds of the blowers are obtained, of which, at a minimum of the total fuel gas consumption of the compressor shop and taking into account the restrictions, choose the one that is considered the optimal value for the job for the rotor speeds superchargers at this step and served in the control system of the GPU as a control action, while the functional dependencies for each supercharger are continuous of parametrically tune using quantities transported gas pressure upstream and downstream the compressor, the temperature of the transported gas inlet and outlet of the blower and the fuel gas flow obtained by direct or indirect measurements during operation of the machine.