1
Изобретение относитс к автоматическому управлению и регулированию технологическими процессами и может быть использовано в газо добывающей промышленности на. промыслах, обустроенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.
Известно устройство дл автоматического регулировани производительности установок низкотемпературной сепарации газа 1, содержащее р д автоматических регул торов давлени , отборные элзменты которых- подключены к газосборному, коллектору, а исполнительные механизмы установлены перед низкотемпературными сепараторалш и соединены с выходами автоматических регул торов давлени . При изменении отбора газа с промысла давление в коллекторе отклон етс от заданного значени . Автоматические регул торы воспринимают зто отклонение давлени и воздействуют на свои исполнительные механизмы, устанавлива такую суммарную производительность установок низкотемпературной сепарации, при которой давление в газосборном коллекторе становитс равным заданному значению. При
этом распределение суммарной производительности между установками может быть произвольным , что приводит к потере эффективности использовани пластовой энергии дл осуществлени процессов НТС и ухудшению качества подготовки газа. Кроме этого, устройство не обеспечивает защиту установок низкотемпературной сепарации газа от перегрузок, так как при увеличении отбора газа с промысла регул торы давлени измен ют открытие регулирующих органов своих исполнительных механизмов до недопустимых значений. Одновременна перегрузка одних установок и недогрузка других приводит к ухудшению качества подготовки газа, в чем состоит недостаток устройства.
Ближайшим по технической сущности устройство дл сепарации газа 2, содержащее сепараторы, которые соёдиненьГ трубопроводамн с газосборным коллектором, на котором установлен датчик давлени , соединенный с входом регул тора давлени , установленные на выходах сепараторов датчики расхода, выходы которых соединены с первыми входами 372 соответствующих регул торов расхода, подключенных к управл ющим входам исполнительных механизмов, установленных на входах сепараторов, амплитудные ограничители, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих регул торов расхода. При изменении отбора газа d промысла давление в газосборном коллекторе опслон етс от заданного значени . Регул тор давлени воспринимает это отклонение и через амплитуд ный ограничитель измен ет задание соответст )Вующему регул тору расхода. Регул торы расхода воздействуют на соответствующие исполнительные механизмы до тех пор, пока производительность соответствующей установки НТС не станет равной заданному значению. Амплитудные ограничители предназначены дл предотвращени перегрузок установок. низкотемпературной сепаращ1и газа. Они настраиваютс таким образом, что сигнал проходит через амштитудные ограничители к регул торам расхода без изменени только в том случае, когда величина зтого сигнала не превыщает значени , соответствующего максимально допустимой про изводительности установки НТС. В другом случае на выходе соответствующего амплитудного ограничени будет оставатьс сигнал посто нного значени , соответствующий максимально допустимой производительности соответствующей установки НТС. Это значение производительноети и будет поддерживать автоматический регул тор расхода. Устройство обеспечивает равномерное или заданное распределение производительности между установками НТС, а также защиту установок от перегрузок. Однако устройство не позвол ет оптимальным образом использовать пластовую :гнергию газа дл его осушки и очистки, так как закон распределени суммарной производительности заранее предопределен настройкой. Цель изобретени - повыщение точности устройства. Цель достигаетс тем, что устройство содержит регул торы удельного приращени эксергетической мощности и задатчики величины эксер гии, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков расхода, а выходы с nepBbiivffl входами регул торов удельного при ращени эксергетической мощности, вторые вхо ды которых соединены с выходом регул тора давлени , а выходы - с входами амплитудньк ограничителей. На чертеже показано устройство дл сепарации газа. Оно состоит из регул тора давлени 1, с да чиком давлени на входе (на чертеже не показ подключенного входом к газосборному коллектору 2, а выходом - к первому входу регул торов удельного приращени эксергетической мощности 3, задатчиков величины эксергии 4, датчиков расхода 5, регул торов расхода 6, ам .плитудных ограничителей 7, исполнительных механизмов 8, сепараторов установок .низкотемпературной сепаращ1и 9, скважин 10 и входных коллекторов 11. Ко второму входу регул торов удельного приращени эксергетической мощности 3 подключены соответствующие задатчики величины эксергии 4, соединенные своим входом . с соответствующим датчиком расхода 5, подключенного выходом к первому входу соответствующего регул тора расхода 6, ко второму входу которого через соответствующий амплитудный ограничитель 7 подключен регул тор приращени эксергетической мощности 3. Выход регул тора 6 подключен к исполнительному механизму 8, установленному на установке НТС 9, на которую со скважины 10 через входной коллектор 11 поступает поток газа. Устройство работает следующим образом. Давление при изменении отбора газа на газосборном коллекторе 2, отклон етс от заданного значени . Регул тор давлени 1 воспринимает зто отклонение и вырабатывает регулирующее воздействие, которое поступает на вход всех регул торов удельного приращени эксергетической мощности 3. Текущее значение удельного приращени эксергетической мощности задаетс посредством задатчиков величины экеергии 4 по расходу газа через установку НТС. С этой целью соответствующий датчик расхода 5 подключен к задатчику величины зксергии 4. Сигнал, пропорциональный текущему значению удельного приращени зксергетической мощности, поступает от задатчика величины эксергии 4 на второй вход регул тора удельного приращени эксергетической мощности 3. При отклонении текущего значени удельного приращени эксергетической мощности от заданного, установленного регул тором давлени 1 дл всех регул торов 3, последние, через амплитудные ограничители 7, измен ют задание регул торам расхода 6. При отклонении текущего значени расхода газа, измер емого датчиками расхода 5 от заданного, регул торы расхода 6 воздействуют на исполнительные механизмы 8 до тех пор, .пока эти отклонени не станут равными нулю. Наличие амплитудного ограништел 7 между регул торами расхода 6 и удельного приращени эксергетической мощности 3 обеспечивает защиту установок НТС от перегрузки. Так как один и тот же сигнал от регул тора давлени 1 поступает параллельно на входы всех регул торов эксергетической мощности 3, то производительность каждой установки будет такой, при которой удельное приращение эксергетической мощности потоков газа на входах в установки НТС будут одинаковыми. Равенство удельных приращений экс«ргетической мощности потоков газа на входе в установки НТС свидетельствует о том, что такое распределение суммарной производительности между установками НТС обеспечивает максимум суммарной эксергетической мощности входных потоков газа и, следовательно.наиболее глубокое их охлаждение и наилучшее качество подготовки газа. Эксергетическа мощность потока газа на входе в установку НТС характеризует ту часть пластовой энергии, котора пригодна дл технического использовани на установке. Эта часть пластовой энергии определ етс разностью давлений газа на входе и выходе из установки iHTC и называетс зксергией давлени . Именно эксерги давлени преобразуетс на установке НТС в эксергию, св занную с охлаждением и понижением, температуры газа. Эксерги давлени потока, выраженна в Дж/кг, определ етс по известной формуле. e RT(n-§ .,. , ° где Р, РО давление дои цосле установки тение дои цосле установки НТС; ;; TO - температура газа после установки НТС, К; 1 - газова посто нна , дж/кгК, а Эксергетическа мощность в In па формуле N -r-9RV ;& (2) Обща Эксергетическа мощность потока газа, проход щего через п установок НТС, равна сумме эксергетических мощностей потоков N,iN..Cn|.(3) где 4 1, 2,... п - номер установки НТС. Чем больще будет суммарна эксергетическа мощность потоков газа, тем больще будет суммарна холодопроизводительность установок НТС и лучше качество подготовки газа. Давление газа на входе в установку НТС зависит от ее производительности. Чем больще расход газа, тем меньше давление. Эта зависимость при подключении к установке НТС одной скважины описьшаетс известным уравнением P-Vi rS t где afy bj, cj - коэффициенты, рассчитьшаемые по приведенным в литературе форм)лам, или определ емые экспериментально. При подключении к установке НТС несколь ких скважин, структура зависимости Р; от qj остаетс такой же. Подставив выражение (4) в уравнение (3) получим «. Из уравнени (5) видно, что суммарна эксергетическа мощность зависит от того, как общий отбор газа из газосборного коллектора распределен между установками ТНС. На производительность установок НТС наложены ограничени .о..(6) i ivno где q - максимально-допустима производительность установки НТС. Задача состоит в том, чтобы определить такие pj из допустимой области (6), чтобы вьшолн лось условие , г-. ГДе G общий отбор газа из газосборного коллектора, и целева функци (5) принимала максимальное значение N maxZN. niQ PтДo,(ln(|г i i- « « -VarbiQrCiot (8) Эксергетическа характеристика дл каждой установки НТС представл ет собой выпук лую функцию от производительности. Известно, что в этом случае решение задачи (6)-(3) распределени суммарной производительности между установками может производитьс по принципу равенства производных от эксергетической мощности входного потока газа каждой установки НТС по производительности , т.е. суммарную производительность надо распределить так, чтобы AN ANj.,ANj А (9) , Именно этот принций реализуетс предложенной системой автоматического регулировани . Дл i-й установки НТС. ., c-nCi- la-b,..-9jJ)2Са;-ЬД .,-С.(., (10) еличину :до . дл сокращени наименоваи называют удельным приращением эксергетиеской мощности, так как это название в опрееленной мере отражает физическую сущность той величины и ее размерность -Щ- . Значение удельного приращени эксергетиеской мощности входного потока газа каждой становки НТС при известных значени х R, TO, С{ зависит только от производительости Qj. Дл его определени предназначен адатчик величины эксергии 4, который в соот