RU2285283C2 - Method for automatic control over cooling process of unstripped natural gas - Google Patents

Method for automatic control over cooling process of unstripped natural gas Download PDF

Info

Publication number
RU2285283C2
RU2285283C2 RU2004117653/28A RU2004117653A RU2285283C2 RU 2285283 C2 RU2285283 C2 RU 2285283C2 RU 2004117653/28 A RU2004117653/28 A RU 2004117653/28A RU 2004117653 A RU2004117653 A RU 2004117653A RU 2285283 C2 RU2285283 C2 RU 2285283C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
temperature
air cooling
walls
heat
Prior art date
Application number
RU2004117653/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004117653A (en
Inventor
Григорий Александрович Ланчаков (RU)
Григорий Александрович Ланчаков
В чеслав Алексеевич Ставицкий (RU)
Вячеслав Алексеевич Ставицкий
Анатолий Николаевич Кульков (RU)
Анатолий Николаевич Кульков
Владислав Васильевич Никаноров (RU)
Владислав Васильевич Никаноров
Виктор Иванович Ворончак (RU)
Виктор Иванович Ворончак
Владислав Алексеевич Мыльцев (RU)
Владислав Алексеевич Мыльцев
Сергей Валерьевич Щербинин (RU)
Сергей Валерьевич Щербинин
Геннадий Юрьевич Коловертнов (RU)
Геннадий Юрьевич Коловертнов
Андрей Николаевич Краснов (RU)
Андрей Николаевич Краснов
Салават Фанирович Латыпов (RU)
Салават Фанирович Латыпов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Уренгойгазпром"
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Уренгойгазпром", Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Уренгойгазпром"
Priority to RU2004117653/28A priority Critical patent/RU2285283C2/en
Publication of RU2004117653A publication Critical patent/RU2004117653A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2285283C2 publication Critical patent/RU2285283C2/en

Links

Landscapes

  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: technologies for provision of optimal functioning modes for air cooling devices for natural unstripped gas, possible use at compressor stations of gas industries to prevent forming of hydrates in heat-exchange pipes of air cooling devices gas.
SUBSTANCE: measurements are performed for following parameters: temperature of walls of heat-exchange pipes of lower rows of air cooling device, temperature of surrounding air, temperature of gas at inlet and outlet of air cooling device, gas flow, gas pressure, gas density. Balanced hydrate generation curve is built with consideration of measured parameters. Using hydrate generation curve, considering measured parameters, minimal value of temperature of external surface of walls of heat-exchange pipes of air cooling device is determined, at which hydrate forming is minimal. With consideration of specifics of aforementioned technological process, maximal allowed value of gas temperature at outlet of air cooling device is determined. Maximal value of temperature of external surface of walls of heat-exchanging pipes of air cooling device gas is determined. Received minimal and maximal values of temperature of external surface of walls of heat-exchange pipes of air cooling device are compared to temperature, measured on external surface of walls of heat-exchange pipes in lower rows of air cooling device. On basis of results of comparison of temperatures, electric signal is produced, controlling frequency and direction of rotation of electric engines of ventilators.
EFFECT: increased adjustment quality.
1 dwg

Description

Изобретение относится к технологиям обеспечения оптимальных режимов функционирования аппаратов воздушного охлаждения (АВО) сырого природного газа, преимущественно на дожимных компрессорных станциях газовых промыслов Крайнего Севера, и предназначено для предотвращения гидратообразования в теплообменных трубках АВО газа.The invention relates to technologies for ensuring optimal operating modes of air cooling apparatuses (ABOs) of raw natural gas, mainly at booster compressor stations of gas fields in the Far North, and is intended to prevent hydrate formation in ABO gas heat exchange tubes.

Известны способы автоматического управления процессом охлаждения природного газа (см., например, Крюков Н.П. Аппараты воздушного охлаждения. - М.: Химия, 1983. - 168 с.), основанные на измерении температуры газа на выходном коллекторе АВО и не учитывающие образование гидратов углеводородных газов на внутренних поверхностях теплообменных трубок АВО газа.Known methods for automatically controlling the process of cooling natural gas (see, for example, Kryukov NP Air-cooling devices. - M .: Chemistry, 1983. - 168 p.), Based on measuring the temperature of the gas at the outlet of the ABO and not taking into account the formation hydrates of hydrocarbon gases on the inner surfaces of the heat exchanger tubes ABO gas.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматического управления процессом охлаждения природного газа (Научно-технический сборник. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. - М.: Ротапринт ИРЦ Газпром, 1997, №9, 10, стр.45-52), заключающийся в измерении температуры стенок теплообменных трубок нижних рядов АВО газа, измерении температуры окружающего воздуха, измерении температуры газа на входе и выходе АВО газа, измерении расхода газа, вычислении оптимального значения температуры стенок теплообменных трубок и поддержании его на неизменном уровне.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method for automatically controlling the process of cooling natural gas (Scientific and technical collection. Natural gas as a motor fuel. Preparation, processing and use of gas. - M: Rotprint IRC Gazprom, 1997, No. 9, 10 , p. 45-52), which consists in measuring the temperature of the walls of the heat exchange tubes of the lower rows of the gas air heater, measuring the temperature of the air, measuring the gas temperature at the inlet and outlet of the gas air heater, measuring the gas flow, calculating the optimum ceiling elements the values of heat transfer tubes wall temperature and maintaining it at a constant level.

При практическом использовании выбранного в качестве прототипа способа автоматического управления процессом охлаждения природного газа возникают проблемы, обусловленные недостаточно высоким качеством регулирования, рассчитанного на поддержание одного фиксированного значения температуры стенок теплообменных трубок АВО газа.In the practical use of the method of automatic control of the natural gas cooling process selected as a prototype, problems arise due to the insufficiently high quality of regulation, designed to maintain one fixed value of the temperature of the walls of the heat exchanger tubes of the ABO gas.

Технический результат достигается тем, что в известном способе автоматического управления процессом охлаждения природного газа в АВО, в отличие от прототипа, дополнительно измеряют давление и плотность газа, строят с учетом измеренных параметров равновесную кривую гидратообразования, при помощи которой с учетом измеренных параметров определяют минимальное значение температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок АВО газа, при котором гидратообразование минимально, определяют с учетом особенностей данного технологического процесса максимально допустимое значение температуры газа на выходе АВО, при помощи которого с учетом измеренных параметров определяют максимальное значение температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок АВО газа, сравнивают полученные минимальное и максимальное значения температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок АВО газа с температурой, измеренной на наружной поверхности стенок теплообменных трубок нижних рядов АВО газа, и по результатам сравнения температур вырабатывают соответствующий электрический сигнал, управляющий частотой и направлением вращения электродвигателей вентиляторов.The technical result is achieved by the fact that in the known method for automatically controlling the cooling process of natural gas in the air cooling system, in contrast to the prototype, the pressure and density of the gas are additionally measured, an equilibrium hydration curve is built taking into account the measured parameters, with which the minimum temperature is determined taking into account the measured parameters the outer surface of the walls of the heat exchanger tubes of the ABO gas, at which hydrate formation is minimal, is determined taking into account the features of this technological of the process, the maximum permissible value of the temperature of the gas at the outlet of the ABO gas, with which, taking into account the measured parameters, the maximum temperature of the outer surface of the walls of the heat exchanger tubes of the ABO gas is determined, the obtained minimum and maximum temperatures of the outer surface of the walls of the heat exchanger tubes of the ABO gas are compared with the temperature measured at the outside the surface of the walls of the heat exchanger tubes of the lower rows of the ABO gas, and according to the results of temperature comparison, the corresponding ctric signal controlling the frequency and direction of rotation of the fan motors.

Схема для практической реализации предлагаемого способа автоматического управления процессом охлаждения природного газа приведена на чертеже. На чертеже обозначено:A diagram for the practical implementation of the proposed method for automatic control of the natural gas cooling process is shown in the drawing. The drawing indicates:

1 - секция аппарата воздушного охлаждения газа (например, для АВО типа 2АВГ-75С - это пучок из 528 поперечнооребренных биметаллических трубок, расположенных в шахматном порядке, снабженных входным и выходным коллекторами и охлаждаемых при помощи вентиляторов 2 и 3, которые работают от асинхронных электродвигателей);1 - section of the gas air-cooling apparatus (for example, for ABO type 2AVG-75S, this is a bundle of 528 staggered bimetallic tubes arranged in a checkerboard pattern, equipped with inlet and outlet manifolds and cooled by fans 2 and 3, which are powered by asynchronous motors) ;

4 - датчик давления газа в технологическом трубопроводе;4 - gas pressure sensor in the process pipeline;

5 - электронный блок измерителя давления газа, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренное значение давления газа в сигнал, удобный для обработки в вычислительном устройстве;5 is an electronic block of a gas pressure meter that converts, using the RS-485 interface, the measured value of the gas pressure into a signal convenient for processing in a computing device;

6 - датчик температуры газа на входе АВО;6 - gas temperature sensor at the inlet of the ABO;

7 - электронный блок измерителя температуры газа на входе АВО, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренное значение температуры газа на входе АВО в сигнал, удобный для обработки в вычислительном устройстве;7 - electronic block of the gas temperature meter at the inlet of the air cooler, converting using the RS-485 interface the measured value of the gas temperature at the inlet of the air cooler into a signal convenient for processing in a computing device;

8 - датчик измерителя расхода газа в технологическом трубопроводе;8 - sensor meter gas flow in the process pipeline;

9 - электронный блок измерителя расхода газа, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренное значение расхода газа в сигнал, удобный для обработки в вычислительном устройстве;9 - electronic block of the gas flow meter, converting using the RS-485 interface the measured value of the gas flow rate into a signal convenient for processing in a computing device;

10 - датчик измерителя плотности газа;10 - gas density meter sensor;

11 - электронный блок измерителя плотности газа, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренное значение плотности газа в сигнал, удобный для обработки в вычислительном устройстве;11 - electronic block of the gas density meter, converting using the RS-485 interface the measured value of the gas density into a signal convenient for processing in a computing device;

12 - датчик температуры окружающего воздуха;12 - ambient temperature sensor;

13 - электронный блок измерителя температуры окружающего воздуха, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренное значение температуры окружающего воздуха в сигнал, удобный для обработки в вычислительном устройстве;13 - electronic unit of the ambient temperature meter, converting using the RS-485 interface the measured value of the ambient temperature into a signal convenient for processing in a computing device;

14 - датчик температуры газа на выходе АВО;14 - gas temperature sensor at the outlet of the ABO;

15 - электронный блок измерителя температуры газа на выходе АВО, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренное значение температуры газа на выходе АВО в сигнал, удобный для обработки в вычислительном устройстве;15 - electronic unit for measuring the gas temperature at the outlet of the ABO, converting using the RS-485 interface the measured value of the temperature of the gas at the exit of the ABO into a signal convenient for processing in a computing device;

16 -18 - датчики температуры стенок теплообменных трубок АВО газа;16 -18 - temperature sensors of the walls of the heat exchanger tubes ABO gas;

19 - электронный блок датчиков температуры стенок теплообменных трубок АВО газа, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренные значения температуры стенок теплообменных трубок АВО газа в сигнал, удобный для обработки в вычислительном устройстве;19 is an electronic block of wall temperature sensors of heat exchangers of the ABO gas, converting using the RS-485 interface the measured values of the temperature of the walls of heat exchangers of the ABO gas into a signal convenient for processing in a computing device;

20 - вычислительное устройство, управляющее системой автоматического управления АВО газа;20 is a computing device that controls the automatic control system of gas ABO;

21 - частотно регулируемый привод, предназначенный для плавного пуска и управления частотой и направлением вращения электродвигателей вентиляторов 2 и 3 по сигналу вычислительного устройства.21 is a frequency-controlled drive designed for smooth starting and controlling the frequency and direction of rotation of the electric motors of fans 2 and 3 according to the signal of a computing device.

После измерения параметров и дополнительных параметров строят равновесную кривую гидратообразования (зависимость давления газа от его температуры при постоянной плотности газа). По кривой гидратообразования, по измеренному значению давления газа определяют температуру начала гидратообразования.After measuring the parameters and additional parameters, an equilibrium hydrate formation curve is constructed (the dependence of the gas pressure on its temperature at a constant gas density). The hydrate formation curve, the measured value of the gas pressure, determine the temperature at which hydrate formation begins.

Минимально допустимое значение температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок нижних рядов АВО газа определяют по измеренным значениям расхода газа и температуры газа на входе и выходе АВО газа по формуле:The minimum permissible value of the temperature of the outer surface of the walls of the heat exchange tubes of the lower rows of gas ABO is determined by the measured values of gas flow and gas temperature at the inlet and outlet of the gas ABO according to the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

и условию выпадения гидратов на внутренней поверхности теплообменной трубки АВО газа:and the condition for the precipitation of hydrates on the inner surface of the heat exchanger tube ABO gas:

Figure 00000003
Figure 00000003

В формулах (1), (2) обозначено: К - коэффициент, зависящий от типа АВО (например, для АВО типа 2АВГ-75С К=1,4·10-6); Gг - расход газа через АВО, м3/с; ρг - плотность газа, кг/м3; сг - удельная теплоемкость газа, Дж/(кг·К); tг1 и tг2 - соответственно температуры газа на входе и выходе АВО, °С;

Figure 00000004
и
Figure 00000005
- соответственно температуры наружной и внутренней стенок теплообменных трубок АВО газа, °С; N - число включенных секций АВО газа; tгидр - температура начала гидратообразования, °С.In formulas (1), (2) it is indicated: K - coefficient depending on the ABO type (for example, for the ABO type 2AVG-75S K = 1.4 · 10 -6 ); G g - gas flow through the ABO, m 3 / s; ρ g - gas density, kg / m 3 ; with g - specific heat of gas, J / (kg · K); t g1 and t g2 - respectively, the gas temperature at the inlet and outlet of the air heater, ° C;
Figure 00000004
and
Figure 00000005
- respectively, the temperature of the outer and inner walls of the heat exchanger tubes of the ABO gas, ° C; N is the number of included sections ABO gas; t hydr - temperature of hydrate formation onset, ° С.

Максимально допустимое значение температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок нижних рядов АВО газа определяют по измеренным значениям температуры окружающего воздуха и расхода газа и заданному максимальному значению температуры газа на выходе АВО по формулам:The maximum permissible value of the temperature of the outer surface of the walls of the heat transfer tubes of the lower rows of the air cooler is determined by the measured values of the ambient temperature and gas flow and the specified maximum gas temperature at the outlet of the air cooler according to the formulas:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

и по формуле (1). В формулах (3), (4) обозначено: tв - температура окружающего воздуха, °С; k - коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К; αг - коэффициент теплоотдачи со стороны газа, Вт/м2·К; ψ - коэффициент увеличения поверхности аппарата.and by the formula (1). In formulas (3), (4) it is indicated: t in - ambient temperature, ° С; k is the heat transfer coefficient, W / m 2 · K; α g - heat transfer coefficient from the gas side, W / m 2 · K; ψ is the coefficient of increase in the surface of the apparatus.

Повышение качества регулирования достигается вследствие того, что температура начала гидратообразования корректируется в зависимости от изменения давления газа в АВО. В связи с этим корректируется и диапазон температур, в рамках которого должна лежать температура наружной стенки теплообменных трубок нижних рядов АВО газа. Поддержание указанной температуры в данном диапазоне обеспечит недопущение гидратообразования в теплообменных трубках АВО газа и требования технологического процесса. Таким образом поддерживается оптимальный режим работы аппаратов воздушного охлаждения сырого природного газа.Improving the quality of regulation is achieved due to the fact that the temperature of the onset of hydrate formation is adjusted depending on the change in gas pressure in the ABO. In this regard, the temperature range is also adjusted, within which the temperature of the outer wall of the heat exchange tubes of the lower rows of the gas air heater must lie. Maintaining the indicated temperature in this range will ensure the prevention of hydrate formation in the heat exchanger tubes of the ABO gas and the requirements of the process. Thus, the optimal mode of operation of air cooling apparatus for raw natural gas is maintained.

Claims (1)

Способ автоматического управления процессом охлаждения сырого природного газа в аппаратах воздушного охлаждения газа, заключающийся в измерении температуры стенок теплообменных трубок нижних рядов аппаратов воздушного охлаждения газа, измерении температуры окружающего воздуха, измерении температуры газа на входе и выходе аппаратов воздушного охлаждения газа, измерении расхода газа, отличающийся тем, что дополнительно измеряют давление и плотность газа, строят с учетом измеренных параметров равновесную кривую гидратообразования, при помощи которой с учетом измеренных параметров определяют минимальное значение температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок аппарата воздушного охлаждения газа, при котором гидратообразование минимально, определяют с учетом особенностей данного технологического процесса максимально допустимое значение температуры газа на выходе аппарата воздушного охлаждения, при помощи которого с учетом измеренных параметров определяют максимальное значение температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок аппарата воздушного охлаждения газа, сравнивают полученные минимальное и максимальное значения температуры наружной поверхности стенок теплообменных трубок аппарата воздушного охлаждения газа с температурой, измеренной на наружной поверхности стенок теплообменных трубок нижних рядов аппарата воздушного охлаждения газа, и по результатам сравнения температур вырабатывают соответствующий электрический сигнал, управляющий частотой и направлением вращения электродвигателей вентиляторов.A method for automatically controlling the cooling process of raw natural gas in gas air cooling apparatus, which consists in measuring the temperature of the walls of the heat exchanger tubes of the lower rows of gas air cooling apparatus, measuring the ambient temperature, measuring the gas temperature at the inlet and outlet of the gas air cooling apparatus, measuring the gas flow, the fact that they additionally measure the pressure and density of the gas, build taking into account the measured parameters the equilibrium hydrate formation curve, Using which, taking into account the measured parameters, the minimum value of the temperature of the outer surface of the walls of the heat exchange tubes of the gas air-cooling apparatus is determined, at which hydration is minimal, taking into account the features of this technological process, the maximum allowable gas temperature at the outlet of the air-cooling apparatus is determined, with which, taking into account the measured parameters determine the maximum value of the temperature of the outer surface of the walls of the heat exchanger tubes appa gas air cooling, compare the obtained minimum and maximum values of the temperature of the outer surface of the walls of the heat exchange tubes of the gas air cooling apparatus with the temperature measured on the outer surface of the walls of the heat exchange tubes of the lower rows of the gas air cooling apparatus, and, according to the results of temperature comparison, generate the corresponding electrical signal that controls the frequency and the direction of rotation of the fan motors.
RU2004117653/28A 2004-06-09 2004-06-09 Method for automatic control over cooling process of unstripped natural gas RU2285283C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004117653/28A RU2285283C2 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Method for automatic control over cooling process of unstripped natural gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004117653/28A RU2285283C2 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Method for automatic control over cooling process of unstripped natural gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004117653A RU2004117653A (en) 2005-11-20
RU2285283C2 true RU2285283C2 (en) 2006-10-10

Family

ID=35866954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004117653/28A RU2285283C2 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Method for automatic control over cooling process of unstripped natural gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2285283C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108628175B (en) * 2018-06-29 2021-02-23 华北电力大学（保定） Power plant optimization control system and method based on air cooling system heat dissipation quantity measurement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. Научно-технический сборник. - М.: Ротапринт ИРЦ Газпром, 1997, №9-10, стр.47, 48. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004117653A (en) 2005-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104407008B (en) A kind of test system for evaluating mixed vapour partial condensation heat transfer property
US8880224B2 (en) Airflow managing system, a method of monitoring the airflow in an HVAC system and a HVAC system
CN1094500A (en) Heating and cooling are for the thermounit of the air of people's use
CN103904382A (en) Cooling control method for vehicle-mounted power battery of hybrid electric vehicle
CN108474285B (en) Method for controlling a cooling system for delivering coolant to a heat exchanger in a vehicle
CN112604720B (en) Constant-temperature and constant-humidity test box and rapid temperature and humidity adjustment control method
KR20170046582A (en) Fresh water generation system
CN205333553U (en) Capability test device of heat pipe exchanger spare
RU2285283C2 (en) Method for automatic control over cooling process of unstripped natural gas
CN210554237U (en) Fuel cell system and automobile
CN109932649B (en) Method for monitoring power generation efficiency of thermal power generating unit
JP2024014965A (en) Control device, control method, and control program for controlling vacuum evaporation type fresh water generator
US10443861B2 (en) Heat exchanger control and diagnostic apparatus
RU155446U1 (en) OIL COOLING UNIT
RU91605U1 (en) AIR COOLING CONTROL SYSTEM
JP5025881B2 (en) Method for producing acrylamide aqueous solution using biocatalyst
CN112128979B (en) Low water outlet temperature control method and system for water heater and water heater
JP2014025861A (en) Environmental tester linking system
JP3846188B2 (en) Humidity control method of cold air on the hot air furnace entrance side
CN109827793A (en) A kind of full sea area performance of operating condition test macro of source of seawater surface air cooler and test method
CN109980313A (en) A kind of the heat management control method and system of battery pack
RU2291474C2 (en) Automatic control system of apparatuses for air cooling of natural gas
RU184773U1 (en) INSTALLING NATURAL GAS COOLING
SU1455824A1 (en) Rig for testing heat-exchange apparatus
KR101914669B1 (en) Modularized apparatus for producting fresh water using waste heat of engine

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner