Абсорбция. Программа, специализация Управление и информатика в технических системах
 Скачать 0.52 Mb.
|
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ АБСОРБЦИОННОЙ ОСУШКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА3.1 Система автоматического управления технологическим процессом абсорбционной осушки природного газа Система автоматического управления ТП абсорбции газаметодом реализует алгоритмы функционирования, предназначенные для:
А – абсорбер; MC – регулятор температуры точкиэффективная росы по воде. MT – преобразователь точки росы по воде типа «Конг-Прима-2»; FC − регулятор расхода ДЭГаб;азе FT – многопараметрический расходомер; FE – сужающее устройство; КлР – клапан-регулятор; ИМ – исполнительный механизм.
газа путем изменения расхода (скорости)путем ДЭГа с учетом возмущений по перепаду давлениядр газа в массообменной секции колонны. Отклонение от заданного перепада давления вызывает коррекцию задания по расходу ДЭГа. САР расхода ДЭГа с коррекцией по перепаду давления в колонне и соотношению расходов ДЭГ/газ представлена на рисунке 3.2. Сухой MT MC FC FE FT А ИМ РДЭГ КлР газ Сырой газ Рисунок 3.1. - САР расхода ДЭГа с коррекцией по содержанию влаги в газе FFC PdC Сухой газ FC FE1 FT1 А РДЭГ ИМ КлР FT2 FE2 PdT Сырой газ Рисунок 3.2.-САР расходатребуемый ДЭГа с коррекцией по перепаду давления в абсорбере и соотношению расходов ДЭГ/газгаза На схеме приняты следующие обозначения: А – абсорбционная колонна; PdC – регулятор перепада давления в колонне. FC – регулятор соотношения расходов абсорбент/газ; FC – регулятор расхода абсорбента; FE1 – чувствительный элемент датчикадэга расхода газа; FT1 – датчик расхода газа; FE2 – чувствительный элемент датчика расхода абсорбента; FT2 – датчикитого расхода абсорбента;представленнх ИМ – исполнительный механизм; КлР – клапан-регулятор; Сухой газ MTMC FE FTFC ИМ А РДЭГ КлР PdT Сырой газ Рисунок 3.3. - Схема регулирования расхода абсорбента с коррекциейrnaaoplc по концентрации ЦК в газовой фазе и перепаду давлениярасхода в абсорбере
нном гидродинамическом режиме осуществляется прямой компенсациейследующие при изменении расхода газа за счет изменения расходамассообменной ДЭГа с коррекциейсуарного по отклонению содержания влаги в газе. При этом компенсирующее воздействие по расходу ДЭГа ограничено заданным гидродинамическим режимом. САР расходаметодом ДЭГа с коррекцией по содержанию влаги в газе и перепаду давления в колонне представленаирокий на рисунке 3.3. На схеме приняты следующие обозначения: А – абсорбер; ИМ – исполнительный механизм; КлР – клапан-регулятор; FE – сужающее устройство; FT – преобразователь расхода газа; FC – регулятор расхода ДЭГа; PdT – датчик перепада давления в абсорбере; MT – преобразователь температуры точки росы по воде; MC – регулятор температуры точки росы по воде. 3.2 Система многорежимного регулирования процессов абсорбционной осушки природного газа
«кгомпьютерное аз–ДЭГ». Как объект управления ТП абсорбционной осушки природного газа может находиться в различных динамических ситуацияхи.зучение Они характеризуются изменением технологического режима цеха, внешних факторов (расход, температура и давление) и внутренних факторов. Внутренние возмущающие факторы проявляются с течением времени. Они обусловлены конструктивными изменениями аппаратов. Поддержание заданных значений в широком диапазоне изменения возмущающих воздействий предложено применитьнелинейная концепцию многорежимного регулирования. Десятилетия работы газовых промыслов, расположенных на Крайнем Севере, позволили накопить и обобщить большой массив данных о режимах работы типовых технологических процессов. Каждый тип ТП характеризуется« множеством знаний», определяющих режимизучение работы установок с учетом поддержания заданных параметровц.еха Для анализа и последующего использования накопленных структурированных данных в целях осуществления автоматического управления ТП требуются специализированные системesmaы хранения данных (например, DataWarehouse). Такие системы организуются на основерасход ММ управляемых процессов. Их цель отслеживать скрытые закономерности и тенденции. Таким образом, возможен широкий диапазон их применения от проектирования разработки новых месторождений до прогностического управления ТП газопромысловой технологии в режиме он-лайнп.ервичн Принцип многорежимного регулирования основан выборе локальной цели регулирования и расчете локального закона регулирования с учетом ранее наработанных рекомендацийявляются и сложившихся типовых решений на газовом промысле для каждого режима работы установки. Возможность применения концепции многорежимного регулирования применительно к газопромысловым технологиямменьшее обусловлен обеспечениеоперации м заданных требований к текущему режиму функционирования за счет подключения субрегулятора (локального регулятора) из сформированного набора режимных регуляторов в соответствии со сложившейся на данный момент времени технологическойравновесной обстановкой. Законсильно управления многорежимного регулятора (МР) изменяется при получении определенного наборажидкости информативных признаковм,аксимально которые формируются на базе текущих измеренных значений технологических параметров установки и оценки состо яния окружающей среды. Полученная информация позволяет МР выработать требуемый управляющийизменение сигнал в соответствииольо с текущим динамическим режимом. Локальный регулятор 1-го режима Исполнительные механизмы Локальный регулятор n-го режима ...
Источники данных Рис. 3.4. Функциональная схема многорежимного регулятора Функциональная схема МР представлена на рисунке 3.4. Он состоит из набора локальных регуляторов и анализатора динамических ситуаций (АДС). Локальные регуляторы обеспечивают соответствующие технологические режимы. АДС производит обработку полученнопроцесс го набора информативных признаков текущего технологического режимабсорбции и формирует команду на подключение соответствующего локального регулятора. Из рисунка видно, что АДС и локальные регуляторы обмениваются наборами информативных признаков с источниками данных, которые являются сигналами информационно-измерительной системы (ИИС). Также источниками данных могут служить базы данных и знаний. Как отмечено ранее АДС формирует сигналы на подключение локальных регуляторов. Они в свою очередь, вырабатывают управляющие сигналы на исполнительные механизмымногорежимн . На рисунке 3.5 представлена функциональная схема АДС, которую можно применить для ТП абсорбционной осушки природного газа.соответственно fид fиз fкл Блок идентификации возмущений Блок классификации возмущений Анализатор динамических ситуаций Блок формирования сигнала подключения Блок оценивания динамических ситуаций Блок измерения возмущений Рисунок 3.5. - Функциональная схема АДС На схеме принятырегулятор следующие обозначения: fиз – измеряемые возмущения (расход, давление, температура газаконечных и ДЭГа, температура точкидренаж росы газа, уровни жидкости и т. п.); fид – непосредственно неизмеряемые возмущения. Однако их можно идентифицировать по результатам наблюдения за процессом регулирования или по результатам, взятым из баз данных. Например, содержание влаги в газе и ДЭГе непосредственно не измеряются, но могут быть рассчитаны по данным специальных экспериментов и сохранены в базах данных; fкл – возмущения не имеющие количественной оценки. Их выявляют, осуществляя качественный анализ возмущений.котором Функция блока классификацииынелволсубо возмущений основана на распознавании образа воздействия fкл с учетом всего объемаработы информации, как измеренной, так и взятойрасхода из баз данных и знаний (например, данные о состоянии технологического оборудования, условия образования гидратных пробокрасхода в трубопроводах и т. п.). От блоков возмущений информация передается в блоксторон оценивания ситуацийи.зучение Здесь осуществляется обработка информации и принимается решение о текущей динамической ситуации. В результате генерируется соответствующая оценка, передаваемая в блок формирования сигнала подключения локального регулятораступенчато данной динамическтоаким й ситуации. Анализатор динамическихнезависимостью ситуаций реализуется как программный блок. Для его реализации можно воспользоваться одной из платформ анализа данныхratu,l предполагающих обработку информации из различных источников, в режиме он-лайн. Например, при управлении ТП газопромысловойсистему технологии информация от ИИС обрабатывается с целью выявления, классификации, прогнозирования возможных событий и формирования на их основедвижение управляющего воздействия на объект.
Поддержание заданной концентрации влаги в газе на выходе из абсорбера осуществляется изменением расхода, давления и температуры газа с применением многорежимного регулирования. Многорежимное регулирование для ММ (2.4) осуществляется с помощью управляющей функции f (u) . Она реализует многорежимный нелинейный П-регулятор и обеспечивает заданное соотношение расходов «газ-ДЭГ». Нелинейная характеристика регулятора позволяет формировать заданный показатель на любом допустимом режиме и не требует дополнительных переключений. Многорежимный нелинейный П-регулятор был реализован в программном средстве Simulinkраспределитель в виде блока одномерной таблицы Look-Up Table. Этот блок в табличной форме задает коэффициенты усиления n vг vДЭГ . Фактически, блокисполнителей реализует кусочно-линейную характеристику, которая при необходимости сглажьлиноокагол вается сплайнаминеланоицропор или аппроксимируется подходящей гладкой нелинейной функцией. Анализ ТП реальной установкидавлени ограничил эффективную работу абсорбера в диапазоне расхода газа от 250000 м3/ч до 500000 м3/ч. Соответственно, скорость газа изменяетсясодержанию в диапазоне от 0,29 м/с до 0,57 м/с. Если многорежимный П-регулятор соотношения расходов «газ-ДЭГ» не будет обеспечивать заданное содержание влаги в газе на выходе абсорбера, то можно подключить внешний контур регулирования по изменению содержания влагиееаваеая в газе по косвенному параметру – температуре точки росы по воде. Функциональная схема многорежимной САР соотношенияобеспечения расходов «газ-ДЭГ» представлена на рисунке 3.6. Газовый поток является «ведущим». Поэтому его расход представляется независимой переменной. Потокногорежимно ДЭГа – «ведомый». Цель управления заключается в поддержании расхода потока ДЭГа в заданном соотношении с расходом природного газа. В состав САР входят:
Принцип работы многорежимной САР характеризуется тем, что измеренное значение расхода газа является задагюазе щим воздействием для контура регулирования соотношения расходов, а сигнал преобразователя расходавыходной ДЭГа является регулируемкооэффициенту й переменной. Регулятор соотношения расходов, обработав полученные данные формирует сигнал на открытие/закрытие клапана-регулятора. При этом расход ДЭГа изменяется такимсостоит образом, что его отношение к расходу газа остается в заданном диапазоне. Расход газа стабилизируется в результате работы клапана- регулятора типа Mokveldследующие с электроприводом. M FE ОГ 5 4 КлР2 А FE РА КлР1 СГ 1 2 3 6 E/P E/E FT PT TE FT FFY FY FY осн. осн. коррект. Регулирование Регистрация Измерение Приборы местные 1 2 3 4 5 6 АСУ ТП Рисунок 3.6. -Функциональная схема САР соотношения расходовпоказывает «газ-ДЭГ» Возмущающие воздействия определяются изменениями нагрузки абсорбера по влаге, извлекаемой из газа, давления и температуры в колонне. Возмущение по влаге характеризуется двумя параметрами: изменением концентрации влаги в газе или изменением расходаосушенный газа. При изменении температурывысота и давления газа изменяется концентрация влаги в нем. Также изменение температуры и давления газа оказывают влияние на скорость ТП абсорбции. | |||||||||||||||