RU2736136C1 - Method of automatic control of gas condensate supply process into main condensate line - Google Patents
Method of automatic control of gas condensate supply process into main condensate line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736136C1 RU2736136C1 RU2020112358A RU2020112358A RU2736136C1 RU 2736136 C1 RU2736136 C1 RU 2736136C1 RU 2020112358 A RU2020112358 A RU 2020112358A RU 2020112358 A RU2020112358 A RU 2020112358A RU 2736136 C1 RU2736136 C1 RU 2736136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- apcs
- group
- pumping
- units
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/12—Combinations of two or more pumps
- F04D13/14—Combinations of two or more pumps the pumps being all of centrifugal type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
Abstract
Description
Изобретение относится к области добычи и подготовки газового конденсата к дальнему транспорту, в частности, к автоматическому управлению насосными агрегатами для прокачки жидкости, обеспечивающими подачу газового конденсата в магистральный конденсатопровод (МКП).The invention relates to the field of production and preparation of gas condensate for long-distance transport, in particular, to the automatic control of pumping units for pumping liquid, providing the supply of gas condensate to the main condensate pipeline (MCP).
Известен способ управления параллельно работающими двумя насосными агрегатами [патент SU №1557354], каждый из которых связан с напорным всасывающим трубопроводом посредством прямых трубопроводов, соединенных с байпасами, и приводится в движение асинхронными двигателями. С целью улучшения энергетических показателей путем уменьшения потребления реактивной энергии асинхронными двигателями, контролируют момент нагрузки каждого из указанных двигателей. В случае недогрузки одного из них открывают задвижку байпаса полностью загруженного двигателя, при этом контролируют ток не догруженного двигателя, и при достижении током номинального значения прекращают открытие задвижки байпаса полностью нагруженного двигателя.There is a method of controlling two parallel pumping units [SU patent No. 1557354], each of which is connected to a pressure suction pipeline by means of direct pipelines connected to bypasses, and is driven by asynchronous motors. In order to improve energy performance by reducing the consumption of reactive energy by induction motors, the load torque of each of these motors is controlled. In case of underloading of one of them, the bypass valve of the fully loaded motor is opened, while the current of the unloaded motor is monitored, and when the current reaches the nominal value, the bypass valve of the fully loaded motor is stopped opening.
Недостатками данного способа является:The disadvantages of this method are:
- большие потери энергии, расходуемой на циркуляцию жидкости в системе из-за использования байпасных линий для распределения нагрузки между насосными агрегатами;- large losses of energy spent on the circulation of the liquid in the system due to the use of bypass lines to distribute the load between the pumping units;
- снижение надежности подачи жидкости в МКП из-за использования только двух насосных агрегатов, т.к. при отказе одного насосного агрегата вся нагрузка ложится на второй насосный агрегат, в результате чего система может выйти на режим работы за границу своих возможностей;- decrease in the reliability of fluid supply to the manual gearbox due to the use of only two pumping units, since in the event of a failure of one pumping unit, the entire load falls on the second pumping unit, as a result of which the system can enter the operating mode beyond its capabilities;
- неравномерная загрузка насосных агрегатов, может привести к выходу из строя более загруженного насосного агрегата ранее срока, регламентируемого его технической документацией.- uneven loading of pumping units can lead to failure of a more loaded pumping unit earlier than the period regulated by its technical documentation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматического управления технологическим процессом подачи газового конденсата в МКП (патент РФ №2647288). Способ предусматривает управление производительностью параллельно работающих насосных агрегатов, каждый из которых связан патрубками с всасывающим трубопроводом, а их напорные трубопроводы входят в коллектор МКП. Общий коллектор, к которому подключены насосные агрегаты, оснащают датчиком расхода газового конденсата, а электродвигатель (ЭД) каждого насосного агрегата подключают к индивидуальному преобразователю частоты и оснащают датчиком тока в силовой линии электропитания. Управление производительностью параллельно работающих насосных агрегатов осуществляют путем изменения частоты питающего трехфазного напряжения, поступающего на ЭД каждого насосного агрегата от его частотного преобразователя, при этом задание на изменение частоты преобразователя выдает индивидуальный пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор. На вход задания SP каждого ПИД-регулятора оператор установки комплексной подготовки газа (УКПГ) задает плановое значение расхода конденсата в МКП, а на вход обратной связи PV всех ПИД-регуляторов подают сигнал с датчика расхода газового конденсата, установленного на коллекторе МКП. Величина коэффициента пропорциональности Кп_эд для каждого ПИД-регулятора задается значением тока в управляемом им двигателе по функциональной зависимости:The closest in technical essence to the claimed invention is a method for automatic control of the technological process of supplying gas condensate to the MCP (RF patent No. 2647288). The method provides for the control of the capacity of the pumping units operating in parallel, each of which is connected by branch pipes with the suction pipeline, and their pressure pipelines enter the MCP manifold. The common collector to which the pumping units are connected is equipped with a gas condensate flow sensor, and the electric motor (EM) of each pumping unit is connected to an individual frequency converter and equipped with a current sensor in the power supply line. The performance control of pumping units operating in parallel is carried out by changing the frequency of the three-phase supply voltage supplied to the EM of each pumping unit from its frequency converter, while the task to change the frequency of the converter is issued by an individual proportional-integral-differentiating (PID) controller. The operator of the integrated gas treatment unit (GTP) sets the planned value of the condensate flow rate in the MCP to the SP reference input of each PID controller, and a signal from the gas condensate flow sensor installed on the MCP manifold is fed to the PV feedback input of all PID controllers. The value of the proportionality coefficient K p_ed for each PID controller is set by the value of the current in the motor controlled by it according to the functional dependence:
Кп_эд=ƒ(Аэд).K p_ed = ƒ (A ed ).
Система построена так, что при запуске, для повышения надежности ее функционирования, в работу одновременно запускается два насосных агрегата. Если усредненные значения тока одного из ЭД этих двух насосных агрегатов достигнут своего максимального значения, то автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) вводит в эксплуатацию третий насосный агрегат. А если усредненные значения тока одного из ЭД этих трех насосных агрегатов достигли максимального значения, то АСУ ТП вводит в эксплуатацию следующий насосный агрегат и т.д. И наоборот, если усредненные значения тока одного из ЭД насосных агрегатов упали ниже своего номинального значения, то АСУ ТП выводит из эксплуатации в резерв этот насосный агрегат, и т.д. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в системе не будут функционировать одновременно два насосных агрегата. А общее количество насосных агрегатов определяется производительностью УКПГ и требованиям к резервированию мощностей для безаварийной работы.The system is built in such a way that at start-up, to increase the reliability of its functioning, two pumping units are simultaneously launched into operation. If the averaged current values of one of the EM of these two pumping units reach their maximum value, then the automated process control system (APCS) puts the third pumping unit into operation. And if the averaged current values of one of the EM of these three pumping units have reached the maximum value, then the APCS will commission the next pumping unit, etc. And vice versa, if the averaged current values of one of the EM of the pumping units have fallen below their nominal value, then the APCS takes this pumping unit out of operation into reserve, etc. This process continues until two pumping units operate simultaneously in the system. And the total number of pumping units is determined by the capacity of the GPP and the requirements for capacity redundancy for trouble-free operation.
Существенным недостатком данного способа является то, что при изменении гидравлического сопротивления во время подачи газового конденсата из буферной емкости в МКП, а также при вводе в эксплуатацию или перед выводом из эксплуатации очередного насосного агрегата последний насосный агрегат всегда работает в облегченном режиме, что приводит к неравномерной их загрузке. Это может привести к преждевременному выходу из строя наиболее загруженного насосного агрегата.A significant disadvantage of this method is that when the hydraulic resistance changes during the supply of gas condensate from the buffer tank to the MCP, as well as during commissioning or before the decommissioning of the next pump unit, the last pump unit always operates in a light mode, which leads to uneven loading them. This can lead to premature failure of the most loaded pumping unit.
Для предотвращения попадания загрязняющих веществ в МПК, на входе каждого насосного агрегата, как правило, устанавливают фильтры тонкой очистки. Очевидно, что в процессе работы загрязнение этих фильтров происходит не равномерно. Как следствие этого на входе насосных агрегатов возникают разные гидравлические сопротивления, и в результате нагрузка на насосные агрегаты изменяется и становится не равномерной. Кроме этого, при вводе в эксплуатацию или перед выводом из эксплуатации очередного насосного агрегата, последний насосный агрегат всегда берет на себя ту нагрузку, которую не смогли обеспечить предыдущие насосные агрегаты и, как правило, эта нагрузка, значительно меньше, чем у предыдущих насосных агрегатов.To prevent the ingress of pollutants into the MPC, fine filters are usually installed at the inlet of each pumping unit. Obviously, during operation, these filters are not uniformly contaminated. As a consequence of this, different hydraulic resistances arise at the inlet of pumping units, and as a result, the load on the pumping units changes and becomes uneven. In addition, during commissioning or before the decommissioning of the next pumping unit, the last pumping unit always takes on the load that the previous pumping units could not provide and, as a rule, this load is much less than that of the previous pumping units.
Целью настоящего изобретение является поддержание заданного расхода прокачки газового конденсата в МКП с высокой надежностью и минимальными энергозатратами путем автоматического равномерного распределения нагрузки между параллельно соединенными насосными агрегатами (количество насосных агрегатов определяется производительностью УКПГ по уровню добычи конденсата и требованиями к резервированию мощностей для безаварийной работы).The aim of the present invention is to maintain a given flow rate for pumping gas condensate into the MCP with high reliability and minimum energy consumption by automatically uniformly distributing the load between parallel-connected pumping units (the number of pumping units is determined by the capacity of the gas processing plant in terms of condensate production and the requirements for capacity redundancy for trouble-free operation).
Техническими результатом, достигаемым от реализации изобретения, является автоматическое равномерное распределение нагрузки между параллельно работающими насосными агрегатами при подаче газового конденсата в МПК.The technical result achieved from the implementation of the invention is an automatic uniform distribution of the load between the pumping units operating in parallel when supplying gas condensate to the MPC.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического управления технологическим процессом подачи газового конденсата в МКП предусматривает АСУ ТП, управляющую работой параллельно работающих насосных агрегатов. Каждый из насосных агрегатов связан патрубками с всасывающим трубопроводом, а их напорные трубопроводы входят в МКП, который оснащен датчиком расхода газового конденсата, установленным за коллектором. ЭД каждого насосного агрегата подключен к индивидуальному преобразователю частоты и оснащен датчиком тока в линии его электропитания, обеспечивающим контроль электрического тока в нем для управления производительностью насосного агрегата путем изменения частоты питающего трехфазного напряжения, поступающего на ЭД от его частотного преобразователя. Задание на изменение частоты вращения ЭД выдает индивидуальный ПИД-регулятор.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of automatic control of the technological process of supplying gas condensate to the MCP provides for an automated process control system that controls the operation of pumping units operating in parallel. Each of the pumping units is connected by branch pipes to the suction pipeline, and their pressure pipelines enter the MCP, which is equipped with a gas condensate flow sensor installed behind the collector. The EM of each pumping unit is connected to an individual frequency converter and is equipped with a current sensor in its power supply line, which ensures control of the electric current in it to control the performance of the pumping unit by changing the frequency of the three-phase supply voltage supplied to the EM from its frequency converter. The task for changing the ED speed is given by an individual PID controller.
АСУ ТП, получив задание по производительности установки комплексной подготовки газа - УКПГ, разделяет все готовые к работе насосные агрегаты численностью n на три группы. В первую группу входит один насосный агрегат - основной. Во вторую группу входит k насосных агрегатов, которые вместе с основным насосным агрегатом обеспечат выполнение плана по подаче газового конденсата в МКП. Эту группу АСУ ТП определяет как работающие. Третью группу численностью (n-k-1) агрегат АСУ ТП относит к группе резервные, и будет их использовать в случае необходимости.The automated process control system, having received the task for the productivity of the integrated gas treatment unit - the CGTP, divides all the ready-to-operate pumping units of n into three groups. The first group includes one pumping unit - the main one. The second group includes k pumping units, which together with the main pumping unit will ensure the fulfillment of the plan for supplying gas condensate to the MCP. The APCS defines this group as working. The third group, numbering (n-k-1), the APCS unit refers to the reserve group, and will use them if necessary.
Это разделение на группы АСУ ТП производит с помощью двух блоков коммутации, подключенных к ПИД-регулятору каждого насосного агрегата. Первый блок коммутации коммутирует один из двух типов сигнала задания, и подает требуемый сигнал задания на вход задания SP его ПИД-регулятора в зависимости от группы, в которую включен насосный агрегат. Второй блок коммутации коммутирует один из двух типов сигнала обратной связи, и подает выбранный сигнал на вход обратной связи PV его ПИД-регулятора в зависимости от группы, в которую включен насосный агрегат.This division into groups of the APCS is carried out using two switching units connected to the PID controller of each pumping unit. The first switching unit commutes one of the two types of reference signal, and sends the required reference signal to the SP reference input of its PID controller, depending on the group to which the pump unit is included. The second switching unit commutes one of the two types of feedback signal, and feeds the selected signal to the PV feedback input of its PID controller, depending on the group to which the pumping unit is included.
По команде на запуск системы АСУ ТП включает основной насосный агрегат, установив на вход задания SP его ПИД-регулятора с помощью его первого блока коммутации сигнал плана по прокачке газового конденсата в МПК, который устанавливает диспетчер газодобывающего предприятия. Одновременно, используя второй блок коммутации, АСУ ТП подает на вход обратной связи PV ПИД-регулятора основного насосного агрегата сигнал датчика расхода газового конденсата в МКП. После выхода основного насосного агрегата на рабочий режим АСУ ТП последовательно запускает в работу насосные агрегаты из группы работающий. Для этого она, используя первый блок коммутации, подает на вход задания SP их ПИД-регуляторов сигнал, равный значению среднего тока Iср в линиях электропитания основного насосного агрегата и включенных параллельно с ним насосных агрегатов из группы работающий вместе с вновь подключаемым к ним насосным агрегатом. При этом значение среднего тока Iср АСУ ТП вычисляет по формуле:Upon the command to start the system, the APCS turns on the main pumping unit, setting the signal of the plan for pumping gas condensate into the MPC at the SP input of its PID regulator using its first switching unit, which is set by the dispatcher of the gas production company. At the same time, using the second switching unit, the APCS sends a signal from the gas condensate flow sensor in the MCP to the PV feedback input of the PID controller of the main pumping unit. After the main pump unit reaches the operating mode, the APCS sequentially starts up the pump units from the operating group. To do this, using the first switching unit, it sends a signal equal to the value of the average current I cf in the power supply lines of the main pumping unit and pumping units from the group connected in parallel with it to the input of the SP setting of their PID controllers, which is operating together with the pumping unit newly connected to them. ... In this case, the value of the average current I cf of the APCS is calculated by the formula:
где Iосн. - значение тока в линии электропитания ЭД основного насосного агрегата; Iраб._k - значение тока в линии электропитания ЭД i-го включенного и включаемого насосного агрегата из группы работающий.where I main. - value of the current in the electric motor power line of the main pumping unit; I slave_k is the value of the current in the power supply line of the ED of the i-th pump unit that is switched on and switched on from the group in operation.
А на вход обратной связи PV этих ПИД-регуляторов АСУ ТП, используя их вторые блоки коммутации, подает сигнал с датчиков тока, установленных в линии питания управляемых ими ЭД насосных агрегатов. При этом АСУ ТП осуществляет контроль всех измеряемых параметров и пересчет значений вычисляемых параметров с заданной периодичностью, гарантирующей непрерывность управления технологическим процессом.And to the feedback input PV of these PID controllers of the APCS, using their second switching units, it sends a signal from the current sensors installed in the power line of the pumping units controlled by them. At the same time, the APCS monitors all measured parameters and recalculates the values of the calculated parameters at a given frequency, which guarantees the continuity of the technological process control.
В случае увеличения планового задания по добыче конденсата или при достижении значения тока в линии электропитания хотя бы одного из работающих насосных агрегатов своего максимально допустимого значения, определяемого его паспортом, АСУ ТП переводит последовательно необходимое количество насосных агрегатов из группы резервный в группу работающий. Для этого АСУ ТП, используя первый блок коммутации запускаемого насосного агрегата, устанавливает на вход задания SP его ПИД-регулятора сигнал, равный среднему току Iср, вычисляемому по формуле (1) с учетом текущего значения тока в линии питания ЭД каждого вновь запускаемого насосного агрегата.In the event of an increase in the planned target for condensate production or when the current value in the power supply line of at least one of the operating pumping units reaches its maximum allowable value determined by its passport, the APCS consecutively transfers the required number of pumping units from the reserve group to the operating group. For this, the APCS, using the first switching unit of the pumping unit being started, sets to the input of the SP setting of its PID controller a signal equal to the average current I cf calculated by the formula (1) taking into account the current value of the current in the EM supply line of each newly started pumping unit ...
В случае снижения планового задания по добыче конденсата или при достижении значения тока в цепи электропитания хотя бы одного из работающих насосных агрегатов своего минимально допустимого значения, определяемого его паспортом, АСУ ТП переводит последовательно необходимое количество насосных агрегатов из группы работающий в группу резервный. Для этого АСУ ТП, используя первый блок коммутации останавливаемого насосного агрегата, устанавливает на вход задания SP его ПИД-регулятора сигнал, равный нулевому значению, и производит пересчет значения среднего тока Iср, вычисляемого по формуле (1) с учетом вновь отключенного насосного агрегата.In the event of a decrease in the planned target for condensate production or when the current value in the power supply circuit of at least one of the operating pumping units reaches its minimum permissible value determined by its passport, the APCS consecutively transfers the required number of pumping units from the operating group to the reserve group. For this, the APCS, using the first switching unit of the pumping unit to be stopped, sets the signal equal to zero to the input of the SP setting of its PID controller, and recalculates the mean current I av , calculated by formula (1), taking into account the newly switched off pump unit.
При этом в системе всегда работает минимум два насосного агрегата, один в режиме основной, а второй в режиме работающий. В случае отказа насосного агрегата, работающего в режиме основной, АСУ ТП из группы работающий сразу же переводит один насосный агрегат в режим основной, используя блоки коммутации его ПИД-регулятора. И, соответственно, один насосный агрегат из группы резервный АСУ ТП переводит в группу работающий. Так же, при отказе насосного агрегата из группы работающий, АСУ ТП сразу переводит один насосный агрегат из группы резервный в группу работающий.At the same time, at least two pumping units always operate in the system, one in the main mode, and the second in the operating mode. In the event of a failure of a pumping unit operating in the main mode, the APCS from the group operating immediately transfers one pumping unit to the main mode, using the switching units of its PID controller. And, accordingly, one pumping unit from the group is transferred from the reserve APCS to the operating group. Also, if a pumping unit from the operating group fails, the APCS immediately transfers one pumping unit from the reserve group to the operating group.
В случае, когда задействованы в работе все насосные агрегаты и хотя бы у одного из них в линии питания значение тока достигло своего максимально допустимого значения, АСУ ТП формирует сообщение оператору о необходимости принятия соответствующих управляющих решений для предупреждения нештатных ситуаций в работе системы.In the case when all pumping units are involved in operation and at least one of them in the power line has reached its maximum permissible current value, the APCS generates a message to the operator about the need to make appropriate control decisions to prevent emergency situations in the system operation.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана структурная схема автоматического управления параллельно работающими насосными агрегатами, подающими газовый конденсат в МКП. На схеме использованы следующие обозначения:The proposed invention is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of automatic control of pumping units operating in parallel, supplying gas condensate to the MCP. The diagram uses the following designations:
1 - буферная емкость;1 - buffer tank;
2i - входной фильтр тонкой очистки i-го насосного агрегата (i - номер насосного агрегата, i=1, 2, …, n, где n - число насосных агрегатов на установке);2 i - inlet fine filter of the i-th pumping unit (i is the number of the pumping unit, i = 1, 2, ..., n, where n is the number of pumping units at the installation);
3i - i-й насосный агрегат;3 i - i-th pump unit;
4i - линия электропитания электродвигателя (ЭД) i-го насосного агрегата 3i;4 i - power supply line of the electric motor (EM) of the i-th pump unit 3 i ;
5 - датчик расхода газового конденсата в МКП;5 - flow sensor of gas condensate in the MCP;
6 - МКП;6 - MCP;
7i - датчик тока i-го насосного агрегата;7 i - current sensor of the i-th pump unit;
8i - частотный преобразователь (ЧП) i-го насосного агрегата;8 i - frequency converter (FC) of the i-th pump unit;
9 - линия электропитания частотных преобразователей;9 - power supply line of frequency converters;
10 - сигнал уставки - расход газового конденсата в МКП;10 - setpoint signal - gas condensate flow rate in the MCP;
11i - сигнал задания i-му насосному агрегату в группах «резервный» и «работающий»;11 i - signal of assignment to the i-th pump unit in the groups "standby" and "working";
12i - сигнал переключения режима работы блоков коммутации 13i и 14i;12 i - signal for switching the operating mode of the switching
13i - блок коммутации сигнала задания ПИД-регулятору 15i (первый блок коммутации);13 i - block for switching the signal of the PID controller 15 i (first switching block);
14i - блок коммутации сигнала обратной связи ПИД-регулятора 15i (второй блок коммутации);14 i - PID controller feedback signal commutation unit 15 i (second commutation unit);
15i - ПИД-регулятор i-го насосного агрегата.15 i - PID controller of the i-th pump unit.
Блоки 13i, 14i, и ПИД-регулятор 15i реализованы на базе АСУ ТП.
Автоматическое управление подачей газового конденсата в МКП 6 осуществляется на основе показаний:Automatic control of the gas condensate supply to the
- датчика расхода 5, установленного на выходе УКПГ (т.е. в начале МПК, за точками подключения к нему выходов насосных агрегатов);-
- датчиков тока 71, …, 7n, установленных на линиях электропитания 41, …, 4n ЭД насосных агрегатов 31, …, 3n.- current sensors 7 1 ,…, 7 n , installed on power lines 4 1 ,…, 4 n EM of pumping units 3 1 ,…, 3 n .
Нагрузка на каждый насосный агрегат характеризуется значением тока в линии электропитания его ЭД.The load on each pumping unit is characterized by the current value in the power supply line of its EM.
Все измерения перечисленных параметров АСУ ТП производит с заданной периодичностью, достаточной для обеспечения непрерывности ведения технологических процессов в автоматическом режиме. Параллельно АСУ ТП с такой же периодичностью уточняет и формирует значения выходных параметров, используемых системой для управления технологическими процессами.All measurements of the listed parameters of the APCS are made at a specified frequency, sufficient to ensure the continuity of technological processes in automatic mode. In parallel, the APCS refines and forms the values of the output parameters used by the system to control technological processes with the same frequency.
Автоматическое поддержание заданной производительности УКПГ осуществляется группой параллельно включенных насосных агрегатов с равномерным распределением нагрузки между ЭД этих насосных агрегатов. Изменение нагрузки допускается в пределах ограничений их паспортных данных и определяется по значению тока в линии питания ЭД.Automatic maintenance of the set capacity of the GPP is carried out by a group of pumping units connected in parallel with an even distribution of the load between the ED of these pumping units. Changing the load is allowed within the limits of their passport data and is determined by the value of the current in the EM supply line.
Способ автоматического управления технологическим процессом подачи газового конденсата в МКП реализуют следующим образом.The method for automatic control of the technological process of supplying gas condensate to the MCP is implemented as follows.
При запуске АСУ ТП назначает следующие режимы работы насосных агрегатов:When starting the APCS, it assigns the following operating modes of pumping units:
- «основной»;- "main";
- «работающий»;- "working";
- «резервный».- "reserve".
Для работы в режиме «основной» назначают один насосный агрегат. На вход задания SP его ПИД-регулятора подают сигнал плана по прокачке газового конденсата в МПК, который устанавливает диспетчер газодобывающего предприятия.One pumping unit is assigned to operate in the “main” mode. The signal of the plan for pumping gas condensate into the gas condensate, which is set by the dispatcher of the gas production company, is sent to the input of the SP task of its PID controller.
Для работы в режиме «работающий» назначают k насосных агрегатов, обеспечивающих выполнение совместно с насосным агрегатом, функционирующим в режиме «основной», плана по прокачке газового конденсата в МПК, но не менее одного. На вход задания SP этих ПИД-регуляторов АСУ ТП подает сигнал, равный среднему току в линии электропитания насосных агрегатов, функционирующих в режиме «основной» и «работающий», который с заданной периодичностью, определяет по формуле:For operation in the "operating" mode, k pumping units are assigned, ensuring the execution, together with the pumping unit operating in the "main" mode, of the plan for pumping gas condensate into the MPC, but not less than one. To the input of the SP setting of these PID controllers, the APCS sends a signal equal to the average current in the power line of the pumping units operating in the "main" and "operating" modes, which, with a given frequency, is determined by the formula:
где Iосн. - значение тока в линии электропитания ЭД насосного агрегата, работающего в режиме «основной»; Iраб._k - значение тока в линии электропитания ЭД i-го насосного агрегата из группы «работающий».where I main. - the value of the current in the electric motor power supply line of the pumping unit operating in the "main"mode; I slave_k is the value of the current in the electric motor power supply line of the i-th pump unit from the “operating” group.
Остальные насосные агрегаты находятся в группе «резервный». На входе задания SP этих ПИД-регуляторов АСУ ТП устанавливает сигнал, равный нулю.The rest of the pumping units are in the "standby" group. At the SP reference input of these PID controllers, the ACS sets the signal to zero.
Для перевода насосного агрегата из группы «резервный» в режим «работающий», АСУ ТП подает на вход задания SP его ПИД-регулятора сигнал среднего тока Iср, значение которого определяется по формуле (1). После выхода агрегата на рабочий режим АСУ ТП пересчитывает значение среднего тока Iср с учетом вновь подключенного агрегата.To transfer the pumping unit from the “standby” group to the “operating” mode, the APCS sends an average current signal I cf to the SP input of its PID controller, the value of which is determined by formula (1). After the unit reaches the operating mode, the APCS recalculates the value of the average current I cf taking into account the newly connected unit.
Для перевода насосного агрегата из группы «работающий» в режим «резервный», АСУ ТП подает на вход задания SP этого ПИД-регулятора сигнал «ноль».To transfer the pumping unit from the “operating” group to the “standby” mode, the APCS sends a “zero” signal to the SP reference input of this PID controller.
Система построена так, что в ней всегда должно работать минимум два насосного агрегата - один в режиме «основной», второй - в режиме «работающий». В случае отказа насосного агрегата, работающего в режиме «основной», АСУ ТП из группы «работающий» один насосный агрегат сразу же переводит в режим «основной». Соответственно один насосный агрегат из группы «резервный» переводится в группу «работающий». При отказе насосного агрегата из группы «работающий» АСУ ТП сразу переводит один насосный агрегат из группы «резервный» в группу «работающий».The system is built in such a way that at least two pumping units must always work in it - one in the "main" mode, the second in the "working" mode. In case of failure of a pumping unit operating in the “main” mode, the APCS from the “operating” group immediately switches one pumping unit to the “main” mode. Accordingly, one pumping unit from the "standby" group is transferred to the "operating" group. In case of failure of a pumping unit from the “operating” group, the APCS immediately transfers one pumping unit from the “reserve” group to the “operating” group.
Реализации такого алгоритма функционирования системы при отказах насосных агрегатов гарантирует непрерывность прокачки газового конденсата в МКП, что значительно повышает надежность системы.The implementation of such an algorithm for the functioning of the system in the event of pumping unit failures guarantees the continuous pumping of gas condensate into the MCP, which significantly increases the reliability of the system.
Суммарное количество насосных агрегатов на УКПГ во всех группах определяется требованиями к ее производительности и надежности подачи газового конденсата в МПК.The total number of pumping units at the GPP in all groups is determined by the requirements for its productivity and the reliability of gas condensate supply to the MPC.
Число насосных агрегатов в группах «работающий» и «резервный» определяет АСУ ТП при запуске системы и реализует их распределение по группам с помощью блоков коммутации 13i и 14i.The number of pumping units in the “operating” and “standby” groups is determined by the APCS at system startup and realizes their distribution into groups using switching
Для включения выбранного насосного агрегата 31 в режим «основной» АСУ ТП устанавливает сигнал 12 высокого уровня, т.е. «единицу» на входе In3 его блока 131, и на входе In1 его блока 141. Остальные насосные агрегаты АСУ ТП держит в группах «работающий» и «резервный», установив сигнал 12 низкого уровня, т.е. «ноль» на входе In3 их блоков 13, и на входе In1 их блоков 14.To turn on the selected pumping unit 3 1 into the "main" ACS TP mode sets the high-
Блок коммутации 13, функционирует, используя следующий алгоритм. Когда АСУ ТП на его входе In3 устанавливает сигнал 12, высокого уровня, т.е. «единицу», то он коммутирует сигнал 10 уставки планового задания расхода газового конденсата в МКП, поступающий на его вход In1, на свой выход Q, и далее этот сигнал поступает на вход задания SP его ПИД-регулятора 15i.
Когда АСУ ТП на входе In3 блока коммутации 13i устанавливает сигнал 12i низкого уровня, т.е. «ноль», то он коммутирует - сигнал задания i-му насосному агрегату из группы «резервный» или «работающий», поступающий на его вход In2, на свой выход Q и далее он поступает на вход задания SP ПИД-регулятора 15i.When the APCS at the input In3 of the switching
Блок коммутации 14i функционирует, используя следующий алгоритм. Когда на его входе In1 установлен сигнал 12i высокого уровня, т.е. «единица», то он коммутирует сигнал значения фактического расхода газового конденсата в МКП, поступающий на его вход In3 от датчика 5, на свой выход Q с которого он поступает на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 15i.
Когда на входе In1 блока коммутации 14i установлен сигнал 12i низкого уровня, т.е. «ноль», то он коммутирует сигнал значения тока от датчика 7i, поступающий на его вход In2 на свой выход Q, с которого он поступает на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 15i.When the input In1 of the switching
Принцип коммутации блоков 13i и 14i позволяет АСУ ТП при запуске системы выбрать из имеющихся насосных агрегатов любой для работы в режиме «основной» и в группах «работающий» и «резервный», и оперативно переводить любой агрегат из группы «работающий» в режим «основной», а также из группы «работающий» в группу «резервный» и наоборот.The principle of switching
Благодаря этому значительно повышается надежность подачи газового конденсата в МПК и обеспечивается строгое соблюдение планового задания по его поставке потребителям, даже в случае возникновения отказов во время прокачки газового конденсата в МПК.This significantly increases the reliability of gas condensate supply to the MPC and ensures strict adherence to the planned targets for its supply to consumers, even in the event of failures during pumping of gas condensate to the MPC.
Для простоты изложения сути заявки рассмотрим ситуацию, когда при запуске системы для функционирования в режиме «основной» АСУ ТП выбрала насосный агрегат 31 (см. фиг.). Для повышения надежности подачи газового конденсата в МПК в качестве второго насосного агрегата АСУ ТП из группы «резервный» выбрала насосный агрегат 32 (см. фиг.) и эти два агрегата вместе обеспечивают план по прокачке газового конденсата в МПК.For simplicity of presentation of the essence of the application, let us consider the situation when, when starting the system for operation in the "main" mode, the APCS has chosen the pumping unit 3 1 (see Fig.). To increase the reliability of the gas condensate supply to the MPC, the APCS from the "reserve" group chose pumping unit 3 2 (see Fig.) As the second pumping unit, and these two units together provide a plan for pumping gas condensate into the MPC.
При запуске системы в работу АСУ ТП устанавливает сигнал 121 высокого уровня - «единица» на входе In3 блока 131 и на входе In1 блока 141 насосного агрегата, назначенного работать в режиме «основной». Соответственно сигнал 10 задания уставки расхода конденсата в МКП Qуст_мпк - плановый уровень подачи газового конденсата в МПК с входа In1 блока 131 будет коммутирован на его выход Q, и далее он поступает на вход задания SP ПИД-регулятора 151. Одновременно сигнал с датчика расхода 5, установленного на входе в МПК, т.е. сигнал фактического значения расхода конденсата Qмпк_ф, будет поступать на вход In3 блока 141, который будет коммутирован на его выход Q и далее он поступит на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 151. В результате на выходе CV ПИД-регулятора 151 будет формироваться управляющий сигнал, который поступит на вход ЧП 81, управляющего частотой вращения ЭД насосного агрегата 31, выбранного для работы в режиме «основной».When the system starts up, the APCS sets the high-level signal 12 1 - "one" at the input In3 of
В это же время насосные агрегаты 32, …, 3n выключены, т.е. находятся в группе «резервный». Это обеспечивается тем, что при запуске системы на входы In2 и In3 их блоков 132, …, 13n, АСУ ТП установит сигналы 112, …, 11n и 122, …, 12n соответствующие низкому уровню, т.е. «ноль». Благодаря этому блоки 132, …, 13n будут коммутировать значение «ноль» сигналов 112, …, 11n на свой выход Q и далее эти сигналы поступят на вход задания SP ПИД-регуляторов 152, …, 15n. В результате эти ПИД-регуляторы на своих выходах CV будут формировать нулевой сигнал, исключающий включение в работу ЧП 82, …, 8n насосных агрегатов 32, …, 3n.At the same time, pumping units 3 2 , ..., 3 n are turned off, i.e. are in the "reserve" group. This is ensured by the fact that when the system is started at the inputs In2 and In3 of their
После запуска насосного агрегата 31 в режиме «основной» АСУ ТП фиксирует с помощью датчика 71 значение тока в линии электропитания 41 его ЭД. Для запуска второго насосного агрегата 32 АСУ ТП рассчитывает Iср для этих двух агрегатов по формуле (1), поскольку в начальный момент насосный агрегат 32 стоит, то Iср=Iосн./2 и подает его как сигнал команды 112 на включение второго насосного агрегата в режим «работающий» и сигнал задания по развиваемой мощности. Этот сигнал АСУ ТП подает на вход In2 блока 132 коммутации сигнала задания ПИД-регулятору 152. Так как на входе In3 блока 132 АСУ ТП установила сигнал 122 - «ноль», то блок 132 коммутирует значение сигнала 112 со своего входа In2 на свой выход Q, и далее этот сигнал поступает на вход SP задания ПИД-регулятора 152. Сигнал 122 - «ноль», одновременно поступает и на вход In1 блока 142, благодаря чему этот блок коммутирует сигнал фактического значения тока в линии 42 электропитания ЭД насосного агрегата 32, поступающего от датчика тока 72 на вход PV обратной связи ПИД-регулятора 152. В результате на выходе CV ПИД регулятора 152 формируется управляющий сигнал, который поступает на вход ЧП 82, управляющего частотой вращения ЭД насосного агрегата 32. В результате этого насосный агрегат 32 включается в работу и начинает подавать конденсат в МКП 6, т.е. вызывает рост расхода конденсата в МКП. Повышение расхода конденсата в МКП регистрирует датчик 5, сигнал с которого тут же поступает на вход In3 блока 141, коммутируется на его выход Q и далее поступает на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 151, вызывая соответствующее снижение его производительности, а значит и потребляемой ток ЭД насосного агрегата 31.After starting the pump unit 3 1 in the "main" mode of the APCS, it records the current value in the power supply line 4 1 of its ED using the sensor 7 1 . To start the second pump unit 3 2, the APCS calculates I av for these two units according to formula (1), since at the initial moment the pump unit 3 2 stands, then I av = I main. / 2 and sends it as a command signal 11 2 to turn on the second pumping unit in the "running" mode and a signal for the developed power. This signal of the APCS supplies the input In2 of
АСУ ТП с заданной периодичностью определяет значение тока Iср по формуле (1) в линиях электропитания ЭД насосных агрегатов 31 и 32 и сигнал его значения 112 устанавливает на входе In2 блока 132, коммутирующего его на свой выход Q, и он поступает на вход задания SP ПИД-регулятора 152. Благодаря такой взаимосвязи в работе насосных агрегатов 31 и 32 обеспечивается равномерное распределение заданной планом нагрузки между ними.The APCS at a given frequency determines the value of the current I cf according to the formula (1) in the power lines of the electric motors of the pumping units 3 1 and 3 2 and sets the signal of its value 11 2 at the input In2 of the
Если в последующем значение тока одного из ЭД насосных агрегатов 31 и 32 достигнет своего максимального значения Iмакс, определяемого их паспортом, то АСУ ТП сразу задействует следующий насосный агрегат из находящихся в группе «резервный», используя выше описанным алгоритм и т.д.If subsequently the current value of one of the EM of pumping units 3 1 and 3 2 reaches its maximum value I max , determined by their passport, then the APCS immediately activates the next pump unit from those in the "reserve" group, using the algorithm described above, etc. ...
В случае снижения задания по подаче газового конденсата в МПК, значение тока Iср, определяемого по формуле (1) будет, соответственно, снижаться. И если АСУ ТП выявит, что с заданием по подаче газового конденсата в МПК может справиться меньшее число насосных агрегатов, то она переводит один насосный агрегат из группы «работающий» в группу «резервный», например, под номером j (индекс j обозначает номер выбранного насосного агрегата из группы «работающий»). Его отключение происходит путем установки сигнала 11j «ноль», на входе In2 блока 13j выбранного АСУ ТП j-го насосного агрегата. Поскольку на входы In3 блоков 13 всех насосных агрегатов, находящихся в группах «работающий» и «резервный» при запуске системы был установлен сигнал 12 «ноль», то блок 13j сигнал «ноль» с входа 11j будет коммутировать на свой выход Q и далее на вход задания SP ПИД-регулятора 15j. В результате ПИД-регулятор 15j переведет насосный агрегат 3j из группы «работающий» в группу «резервный».In the case of a decrease in the task for supplying gas condensate to the IPC, the value of the current I cf , determined by the formula (1), will accordingly decrease. And if the APCS reveals that a smaller number of pumping units can cope with the task of supplying gas condensate to the MPC, then it transfers one pumping unit from the “operating” group to the “reserve” group, for example, under number j (index j indicates the number of the selected pumping unit from the "running" group). It is turned off by setting the signal 11 j "zero" at the input In2 of
Если все насосные агрегаты задействованы, и значение тока в их лини электропитания приблизится к максимально допустимому, то АСУ ТП формирует сообщение оператору о достижении насосными агрегатами максимально возможной производительности и необходимости принятия соответствующих управляющих решений.If all pumping units are involved, and the value of the current in their power supply line approaches the maximum allowable value, then the APCS generates a message to the operator that the pumping units have reached the maximum possible performance and the need to make appropriate control decisions.
Коэффициенты ПИД-регуляторам задаются в момент их настройки обслуживающим персоналом на работу в конкретных условиях согласно методу, изложенному, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, классический ПИД-регулятор [Интернет ресурс http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning].The coefficients for PID controllers are set at the time of their tuning by the service personnel to work in specific conditions according to the method set forth, for example, in the "Encyclopedia of ACS TP", p. 5.5, the classic PID controller [Internet resource http://www.bookasutp.ru /Chapter5_5.aspx#HandTuning].
Способ автоматического управления технологическим процессом подачи газового конденсата в МКП, реализован в ПАО «Газпром» ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном газоконденсатном месторождении на УКПГ 1В, УКПГ 2В. Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых газоконденсатных месторождениях РФ.The method of automatic control of the technological process of gas condensate supply to the gas condensate is implemented in PJSC Gazprom, LLC Gazprom dobycha Yamburg at the Zapolyarnoye gas condensate field at the GPP 1V, UKPG 2V. Operational results have shown its high efficiency. The claimed invention can be widely used in other operating and newly developed gas condensate fields in the Russian Federation.
Применение данного способа позволяет автоматически равномерно распределять нагрузку между параллельно работающими насосными агрегатами и исключить их перегрузку при подаче газового конденсата в МПК, что повышает надежность подачи газового конденсата в МПК и увеличивает срок службы насосных агрегатов.The use of this method makes it possible to automatically evenly distribute the load between pumping units operating in parallel and to eliminate their overload when supplying gas condensate to the MPC, which increases the reliability of the gas condensate supply to the MPC and increases the service life of the pumping units.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112358A RU2736136C1 (en) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | Method of automatic control of gas condensate supply process into main condensate line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112358A RU2736136C1 (en) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | Method of automatic control of gas condensate supply process into main condensate line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2736136C1 true RU2736136C1 (en) | 2020-11-11 |
Family
ID=73460927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020112358A RU2736136C1 (en) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | Method of automatic control of gas condensate supply process into main condensate line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2736136C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768443C1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of unstable gas condensate density supplied to the main condensate pipeline at low-temperature gas separation plants in the far north |
RU2768442C1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using air cooling devices in installations for low-temperature gas separation of northern oil and gas condensate fields of the russian federation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1557354A1 (en) * | 1988-06-06 | 1990-04-15 | Ю.М.Мамедов | Method of controlling parallel operation of two pumping units |
JP3709588B2 (en) * | 1994-10-31 | 2005-10-26 | 株式会社明電舎 | Pump discharge amount calculation method and apparatus |
RU2623585C1 (en) * | 2016-09-09 | 2017-06-28 | Сергей Анатольевич Каргин | Method of increasing energy efficiency of pressure gauge units with centrifugal electric pumps controlled by controlled frequency converters under law of pid regulation |
US20180003180A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Online Energy Manager Llc | Pumping energy management control system |
RU2647288C1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic control of technological process for supply of gas condensate into main condensate line |
EP2229610B1 (en) * | 2007-12-14 | 2019-03-06 | ITT Manufacturing Enterprises LLC | Synchronous torque balance in multiple pump systems |
-
2020
- 2020-03-24 RU RU2020112358A patent/RU2736136C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1557354A1 (en) * | 1988-06-06 | 1990-04-15 | Ю.М.Мамедов | Method of controlling parallel operation of two pumping units |
JP3709588B2 (en) * | 1994-10-31 | 2005-10-26 | 株式会社明電舎 | Pump discharge amount calculation method and apparatus |
EP2229610B1 (en) * | 2007-12-14 | 2019-03-06 | ITT Manufacturing Enterprises LLC | Synchronous torque balance in multiple pump systems |
US20180003180A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Online Energy Manager Llc | Pumping energy management control system |
RU2623585C1 (en) * | 2016-09-09 | 2017-06-28 | Сергей Анатольевич Каргин | Method of increasing energy efficiency of pressure gauge units with centrifugal electric pumps controlled by controlled frequency converters under law of pid regulation |
RU2647288C1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic control of technological process for supply of gas condensate into main condensate line |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768443C1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of unstable gas condensate density supplied to the main condensate pipeline at low-temperature gas separation plants in the far north |
RU2768442C1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using air cooling devices in installations for low-temperature gas separation of northern oil and gas condensate fields of the russian federation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2647288C1 (en) | Method for automatic control of technological process for supply of gas condensate into main condensate line | |
RU2736136C1 (en) | Method of automatic control of gas condensate supply process into main condensate line | |
US10170912B2 (en) | Dynamic hybrid control | |
RU2551139C1 (en) | Pump station electric drive automatic control method | |
US8532834B2 (en) | Method for integrating controls for captive power generation facilities with controls for metallurgical facilities | |
KR101183907B1 (en) | Inverter booster pump system and method for controlling using this | |
KR101983918B1 (en) | Intelligent sea water cooling system | |
CN102644585B (en) | Air compressor hybrid control system and method | |
US10571878B2 (en) | Method and system for controlling a multi-pump system | |
NO791374L (en) | PUMP SYSTEM AND PROCEDURE TO INCREASE THE ENERGY EFFICIENCY OF A PUMP STATION | |
CN202144794U (en) | Screw compressor frequency conversion one-controlling-three system | |
US20190055945A1 (en) | Method for operating a vacuum pump system and vacuum pump system applying such method | |
Abidov et al. | Automatic drive-support method for constant pressure maintanence at pump units of the hydraulic power stations | |
JP2010019223A (en) | Pump flow rate control method and pump flow rate control system | |
CN105281420B (en) | Method and power system for controlling the power delivered by an electrical energy source on a power supply network | |
CN107461321B (en) | Mining multi-pump multi-frequency conversion emulsion pump station system and quantitative liquid supply control method | |
RU2709045C1 (en) | Method of automatic control of capacity of low-temperature gas separation unit | |
RU2493361C1 (en) | Method for controlling multimachine complex of reservoir pressure maintenance system | |
CN105133699A (en) | Water supply pump frequency-variable control method and system | |
JP5163830B1 (en) | Pump operation control method and operation control apparatus | |
RU2686375C2 (en) | Method of pump control | |
CN112796983A (en) | Diesel engine test run cooling system and multiple hot water pump linkage control device thereof | |
KR101367857B1 (en) | Booster pump control system having complex inverter type and control method thereof | |
CN100439713C (en) | Self-controlled pressure-sustaining oil transmission pump set | |
EP3363114B1 (en) | Method of controlling operation of an engine of a generator set, and a control unit for an engine of a generator set |