RU2490688C2 - Способ и система автоматического управления клапаном-регулятором - Google Patents
Способ и система автоматического управления клапаном-регулятором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490688C2 RU2490688C2 RU2010121370/08A RU2010121370A RU2490688C2 RU 2490688 C2 RU2490688 C2 RU 2490688C2 RU 2010121370/08 A RU2010121370/08 A RU 2010121370/08A RU 2010121370 A RU2010121370 A RU 2010121370A RU 2490688 C2 RU2490688 C2 RU 2490688C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- regulating valve
- outlet
- control
- regulator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Flow Control (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относится к техническим средствам автоматизации технологических процессов транспорта природного газа по газопроводам и предназначено для автоматического управления клапаном-регулятором с электроприводом. Технический результат заключается в упрощении системы и повышении надежности и срока ее службы при регулировании давления газа на выходе клапана-регулятора, заданного в расширенном диапазоне значений, обеспечивающих работоспособность последующего оборудования в оптимальном режиме с учетом расхода газа. Система автоматического управления клапаном-регулятором содержит объект управления, который состоит из клапана-регулятора 1 с затвором 2, соединенного с электроприводом 3. Клапан-регулятор 1 снабжен датчиком положения затвора 4. На входе клапана-регулятора 1 установлен датчик давления 5, а на выходе - датчик давления 6. На выходе системы расположен расходомер 7 с сужающим устройством 8, вход которого соединен с датчиком перепада давления 9 и датчиком температуры 10. Система содержит вычислительное устройство 11 с входными преобразователями 12, 13, 14 и 15 и выходные преобразователи 16 и 17. С вычислительным устройством 11 входной преобразователь 12 соединяет датчик давления 5 на входе клапана-регулятора 1, а входной преобразователь 13 - датчик давления 6 на выходе клапана-регулятора 1. Входной преобразователь 14 соединяет расходомер 7 с вычислительным устройством 11, а входной преобразователь 15 соединяет с вычислительным устройством 11 датчик положения затвора 4. Выходные преобразователи 16 и 17 соединяют вычислительное устройство 11 с электроприводом 3 для управления положением затвора 2. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам и техническим средствам автоматизации технологических процессов транспорта природного газа по газопроводам и предназначено для автоматического управления клапаном-регулятором с электроприводом.
Известные в газовой промышленности автоматизированные системы управления технологическими объектами применяют краны для регулирования давления газа на выходе до заданного с определенной точностью по алгоритмам ПИД и USWO.
Такие системы обеспечивают точность регулирования давления на выходе регулятора, но используют очень сложные модели управления и алгоритмы САУ с несколькими контурами управления, имеющими порядок инерционного звена в цепях регулирования и измерения более двух. Из теории автоматического регулирования известно, что схемы объектов с обратными связями (инерционным звеном) более второго порядка и усилением более 1 имеют неустойчивость и склонны к превращению в автогенераторы из-за фазового сдвига в цепях регулирования более 360 градусов и превращению обратной связи из отрицательной в положительную. Для настройки таких систем на объекте требуются сложные и длительные процедуры экспериментального определения постоянных времени, времен запаздывания и других коэффициентов в цепях измерения и регулирования с целью достижения устойчивости работы АСУ. Эти данные не могут быть получены из теоретических расчетов достаточно точно для оптимальной работы АСУ (Бажанов В. «USWO новый способ формирования управления для замкнутых систем автоматического регулирования», журнал «Современные технологии автоматизации», №4, 1998 г., стр.28-32).
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемым техническим решениям является система автоматического управления краном-регулятором по патенту РФ №2382392 (МПК G05D 16/00, опубл. 20.02.10 г.), работающая по способу поддержания выходного давления газа до определенного его значения с контролем и управлением за позиционированием клапана-регулятора. Система выполняется как трехконтурная: с внешним контуром давления, промежуточным контуром углового положения и внутренним контуром скорости перемещения исполнительного органа крана-регулятора. В контуры давления и углового положения вводятся специально спроектированные нелинейные элементы, а в контуре скорости используется нелинейный элемент типа «зона нечувствительности».
Недостатком известного технического решения является сложность системы и трудоемкость ее настройки, а также повышенная цикличность включений крана-регулятора из-за необходимости точного регулирования давления до определенного заданного значения, что вызывает повышенный износ крана-регулятора.
Цель предлагаемых изобретений - устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в упрощении системы и повышении надежности и срока ее службы.
Технический результат обеспечивается тем, что способ автоматического управления клапаном-регулятором заключается в регулировании давления газа на выходе клапана-регулятора, которое задается в расширенном диапазоне до значений, обеспечивающих работоспособность последующего оборудования в оптимальном режиме, с учетом сравнения вычисленного по формулам расхода газа через клапан-регулятор и расхода газа, полученного от имеющегося расходомера для подачи требуемого количества потребителю.
Технический результат системы автоматического управления клапаном-регулятором, обеспечивается тем, что в системе, содержащей объект управления, состоящий из клапана-регулятора с затвором, соединенным с электроприводом, датчики давления на входе и выходе клапана-регулятора, вычислительное устройство с входными преобразователями, соединенными соответственно с датчиками давления на входе и выходе клапана-регулятора, и с выходными преобразователями для управления положением затвора, на выходе установлен расходомер, вход которого соединен с датчиком перепада давления и датчиком температуры, а клапан-регулятор снабжен датчиком положения затвора, при этом вычислительное устройство также содержит входные преобразователи для соединения с выходом расходомера и для соединения с датчиком положения затвора. Система может быть снабжена установленным на выходе системы датчиком положения уставок интервала выходного давления, соединенным с вычислительным устройством через дополнительный входной преобразователь. Кроме того, система может быть снабжена интерфейсом верхнего уровня, соединенным с вычислительным устройством и имеющим обратную связь.
Изобретение поясняется функциональной схемой.
Система автоматического управления клапаном-регулятором содержит объект управления, который состоит из клапана-регулятора 1 с затвором 2, соединенного с электроприводом 3. Клапан-регулятор 1 снабжен датчиком положения затвора 4. На входе клапана-регулятора 1 установлен датчик давления 5, а на выходе - датчик давления 6. На выходе системы расположен расходомер 7 с сужающим устройством 8, вход которого соединен с датчиком перепада давления 9 и датчиком температуры 10. Система содержит вычислительное устройство 11 с входными преобразователями 12, 13, 14 и 15 и выходные преобразователи 16 и 17. С вычислительным устройством 11 входной преобразователь 12 соединяет датчик давления 5 на входе клапана-регулятора 1, а входной преобразователь 13 - датчик давления 6 на выходе клапана-регулятора 1. Входной преобразователь 14 соединяет расходомер 7 с вычислительным устройством 11, а входной преобразователь 15 соединяет с вычислительным устройством 11 датчик положения затвора 4. Выходные преобразователи 16 и 17 соединяют вычислительное устройство 11 с электроприводом 3 для управления положением затвора 2 (открытия или закрытия клапана-регулятора 1). Для оперативной установки режима оборудования по давлению используется размещенный на выходе системы электроконтактный датчик положения уставок интервала выходного давления 18, который с вычислительным устройством 11 соединен входным преобразователем 19. К вычислительному устройству 11 может быть подключен интерфейс верхнего уровня 20 с обратной связью. На схеме позициями 21 и 22 обозначены соответственно входной и выходной трубопроводы.
Система автоматического управления клапаном-регулятором работает следующим образом.
В вычислительное устройство 11 поступают с входных преобразователей 12, 13, 14 и 15 соответственно следующие данные: давление на входе клапана-регулятора 1, давление на выходе клапана-регулятора 1, расчетное значение расхода газа Q от расходомера 7, учитывающего показания датчика перепада давления 9 и датчика температуры 10, и положение затвора 2.. Управление клапаном-регулятором 1 осуществляется по двум входным параметрам: выходному давлению и измеренному расходомером 7 расходу газа. После анализа расчетных и полученных данных вычислительное устройство 11 через выходные преобразователи 16 или 17 подает команды управления положением затвора 2 электроприводом 3.
При необходимости оперативного изменения диапазона выходного давления (Рн, Рв) электроконтактный датчик 18 вручную регулируют для задания нижнего и верхнего давления в выходном трубопроводе 22 (Рн, Рв). Требуемые данные для расчета текущего газа: максимальный расход газа Qмах, плотность (ρ) и сжимаемость газа (Z) передаются через интерфейс верхнего уровня 20 в вычислительное устройство 15.
Расчетное значение расхода газа через клапан-регулятор и требуемое положение затвора определяется по следующим формулам с учетом полученного значения расхода газа Qизм от расходомера 10.
Расчет расхода газа [4] через клапан и требуемое положение затвора регулирующего клапана осуществляется по следующим формулам: при критическом режиме
при докритическом режиме:
Требуемый ход (положение) затвора регулирующего клапана hi:
где L - полный ход клапана (например, 28 мм);
Kν - условная пропускная способность при полностью открытом клапане с максимальным расходом Qmax;
Kνi - условная пропускная способность при данном положении клапана hi с текущим расходом Qизм;
hi - положение регулирующего клапана относительно закрытого состояния, мм;
P1 - давление на входе клапана, кгс/см2;
P2 - давление на выходе клапана, кгс/см2;
ΔР-P1-P2 - перепад давлений на регулирующем клапане, кгс/см2;
T1 - температура газа на входе, К;
Z - коэффициент сверхсжимаемости газа;
ρ - плотность газа, кг/м3.
Расчетные значения расхода газа по формулам (1) или (2) сравниваются с данными, полученными от расходомера для корректировки величины hi при установке действительного положения затвора.
При подключении интерфейса 20 с обратной связью к вычислительному устройству 11 предусматривается получение данных и команд с интерфейса и выдача в интерфейс данных о состоянии системы, которые осуществляются по стандартным каналам связи.
Вычислительное устройство 11 выполняет следующие алгоритмы работы:
непрерывный сбор данных о состоянии системы,
ввод данных и выполнение, полученных команд с интерфейса, анализ и передача данных о состоянии системы в интерфейс,
плавное заполнение выходного трубопровода газом при пусконаладочном режиме,
основной режим - обеспечение выходного давления в расширенном диапазоне заданных уставок (Рн, Рв) с одновременным отслеживанием и поддержанием необходимого расхода газа за счет обработки данных с расходомера и управления через выходной преобразователь положением затвора крана-регулятора,
режим ограничения расхода газа по команде с интерфейса,
режим охранного крана по команде с интерфейса.
Плавное заполнение трубопровода производится следующим образом: постепенно открывается клапан-регулятор, при этом происходит непрерывный контроль выходного давления и расхода газа. При достижении стабилизации расхода газа производится расчет требуемого положения затвора клапана-регулятора и переход в основной режим работы.
При работе в основном режиме контролируется выход за пределы уставок (Рн, Рв). В случае достижения значения уставок вне заданного интервала рассчитывается текущее значение расхода крана-регулятора по формуле (1) или (2) и с учетом измеренного расходомером текущего значения расхода газа Qизм вычисляется положение затвора клапана-регулятора по формуле (3), затем через выходные преобразователи выдаются управляющие воздействия на электропривод клапана-регулятора для перевода его в необходимое положение. В противном случае, никаких действий с клапаном-регулятором не производится. Таким образом, при малых изменениях расхода газа и широком интервале уставок число срабатываний клапана-регулятора будет минимальным и приведет к увеличению срока его службы.
В режиме ограничения расхода газа производится регулировка расхода газа в выходной трубопровод по заданной с интерфейса величине в вычислительное устройство. В качестве регулирующего параметра используется вычисленный расход газа в выходном трубопроводе.
Режим охранного крана реализуется благодаря тому, что клапан-регулятор имеет возможность полного перекрытия трубопровода, и при поступлении команды перекрытия с интерфейса система перекроет подачу газа в выходной трубопровод.
Claims (1)
- Система автоматического управления клапаном-регулятором, содержащая объект управления, состоящий из клапана-регулятора с затвором, соединенным с электроприводом, датчики давления на входе и выходе клапана-регулятора, вычислительное устройство с входными преобразователями, соединенными соответственно с датчиками давления на входе и выходе клапана-регулятора, и с выходными преобразователями для управления положением затвора, отличающаяся тем, что клапан-регулятор снабжен датчиком положения затвора, а в системе на выходе установлены расходомер и датчик положения уставок интервала выходного давления, при этом расходомер соединен с датчиком перепада давления и датчиком температуры, а вычислительное устройство содержит входные преобразователи для соединения с выходом расходомера, выходом датчика положения уставок интервала выходного давления и для соединения с датчиком положения затвора, при этом действительное положение затвора клапана-регулятора hi вычисляется по формуле
hi=Qизм/Qмах·L,
где L - полный ход клапана-регулятора;
Qизм - измеряемый расход газа при данном положении затвора;
Qмах - максимальный расход газа при полностью открытом клапане-регуляторе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121370/08A RU2490688C2 (ru) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Способ и система автоматического управления клапаном-регулятором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121370/08A RU2490688C2 (ru) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Способ и система автоматического управления клапаном-регулятором |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010121370A RU2010121370A (ru) | 2011-12-10 |
RU2490688C2 true RU2490688C2 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=45404955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010121370/08A RU2490688C2 (ru) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Способ и система автоматического управления клапаном-регулятором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490688C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768326C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2022-03-23 | Бекхофф Аутомацьон Гмбх | Механизм управления, в частности механизм управления клапаном, и способ эксплуатации механизма управления клапаном |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126140C1 (ru) * | 1997-07-24 | 1999-02-10 | Патрикеев Владимир Георгиевич | Способ определения расхода измеряемой среды расходомерами переменного перепада давления с сужающими устройствами |
RU44843U1 (ru) * | 2004-11-10 | 2005-03-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") | Регулятор расхода газа |
RU2279640C2 (ru) * | 2004-05-20 | 2006-07-10 | Асим Мустафаевич Касимов | Способ измерения массового расхода и устройство для его осуществления |
RU2361260C2 (ru) * | 2004-12-01 | 2009-07-10 | Роузмаунт, Инк. | Устройство расхода технологической текучей среды с переменным проходным отверстием |
RU2382392C2 (ru) * | 2007-12-24 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" | Система автоматического управления краном-регулятором |
-
2010
- 2010-05-26 RU RU2010121370/08A patent/RU2490688C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126140C1 (ru) * | 1997-07-24 | 1999-02-10 | Патрикеев Владимир Георгиевич | Способ определения расхода измеряемой среды расходомерами переменного перепада давления с сужающими устройствами |
RU2279640C2 (ru) * | 2004-05-20 | 2006-07-10 | Асим Мустафаевич Касимов | Способ измерения массового расхода и устройство для его осуществления |
RU44843U1 (ru) * | 2004-11-10 | 2005-03-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") | Регулятор расхода газа |
RU2361260C2 (ru) * | 2004-12-01 | 2009-07-10 | Роузмаунт, Инк. | Устройство расхода технологической текучей среды с переменным проходным отверстием |
RU2382392C2 (ru) * | 2007-12-24 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" | Система автоматического управления краном-регулятором |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768326C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2022-03-23 | Бекхофф Аутомацьон Гмбх | Механизм управления, в частности механизм управления клапаном, и способ эксплуатации механизма управления клапаном |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010121370A (ru) | 2011-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6960437B2 (ja) | 非侵入型センサシステム | |
RU2442207C2 (ru) | Способ управления и управляющая система для клапана регулирования расхода | |
CN100407083C (zh) | 流测量模块和方法 | |
US20140096836A1 (en) | Method and automated system for control of oil well production and modular skid for use in said method | |
CN101836173B (zh) | 真空容器的压力控制方法及压力控制装置 | |
CN204166349U (zh) | 先导设备和流体流动设备 | |
KR101938928B1 (ko) | 질량 유량 제어기 또는 질량 유량 측정기의 실시간 측정과 제로 옵셋 및 제로 드리프트의 보정을 위한 감쇠율 측정을 사용하는 시스템과 방법 | |
KR101341600B1 (ko) | 유량검출기능을 내장한 원격 감시제어시스템 및 그 제어방법 | |
WO2012093436A1 (ja) | ガス供給装置用流量制御器の流量測定装置及び流量測定方法 | |
CA2637653C (en) | System for measurement of process control fluid consumption | |
US20190196516A1 (en) | Valve device | |
CN109538144B (zh) | 一种井口回压自动控制系统及方法 | |
JP2010176707A (ja) | フローモニタリングおよび制御のためのシステムおよび方法 | |
KR20050072683A (ko) | 유량 제어장치, 복수의 유체의 유량 제어에 사용하기 위한시스템, 반도체 처리에 사용하기 위한 시스템 및 유체의유량 제어방법 | |
CN108507834B (zh) | 一种矿浆浓度在线实时检测装置和方法 | |
RU2490688C2 (ru) | Способ и система автоматического управления клапаном-регулятором | |
CN109603518A (zh) | 用于喷漆作业的VOCs自动处理系统及其优化调节方法 | |
US9880569B2 (en) | Pressure control method for process chamber and pressure control device for process chamber | |
US20210278013A1 (en) | Method for verifying the operability of a safety valve | |
CN101676826B (zh) | 双金属螺旋复合管成型焊接的协调控制系统 | |
CN107228100B (zh) | 定位器 | |
GB2520479A (en) | Improvements in or relating to fluid flow devices | |
CN108958192A (zh) | 基于网络化广义预测控制优化的计量泵流量控制方法 | |
JP2017514250A (ja) | 水及び蒸気のための噴射流量制御装置 | |
RU129162U1 (ru) | Регулятор частоты вращения гидротурбины с холостым выпуском |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20150427 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160527 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180619 |
|
QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: PLEDGE FORMERLY AGREED ON 20150427 Effective date: 20180727 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180731 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20181229 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190923 Effective date: 20190923 |