Способ управления совместно включенными газоперекачивающими агрегатами

 

Использование: автоматизация технологических процессов, регулирование давления на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Сущность изобретения: управляется частота вращения газоперекачивающих агрегатов в зависимости от выходного и входного давления газа. Один из агрегатов является ведущим и режим работы остальных агрегатов, являющихся ведомыми, корректируется с органом мощности ведущего агрегата. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э F 02 С 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4696046/06 (22) 29.05,89 (46) 15.06,92. Бюл. N 22 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) В.А.Коновал, Ю;С.Трачук и В.Г.Гриценко (53) 621.438-55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 455327, кл. 5 F 02 С 9/02, 1974.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может найти применение для регулирования давления на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Известен способ управления газотурбинным приводом, реализованный в системе управления, заключающийся в изменении расхода топлива в зависимости от частоты вращения вала и температуры рабочих газов и коррекции частоты вращения в зависимости от значения технологического параметра.

Однако известный способ не обеспечивает высокого качества управления совместно включенными ГПА в условиях нестационарности их мощности, так как нарушается оптимальность ведения процесса управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ регулирования давления в выходном коллекторе трубы из п совместно включенных газоперекачивающих агрегатов, реализованный в устройстве регулирования.

„„5UÄÄ 1740731 А1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СОВМЕСТНО

ВКЛЮЧЕННЫМИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИМИ АГРЕГАТАМИ (57) Использование: автоматизация технологических процессов, регулирование давления на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Сущность изобретения: управляется частота вращения газоперекачивающих агрегатов в зависимости от выходного и входного давления газа, Один из агрегатов является ведущим и режим работы остальных агрегатов, являющихся ведомыми, корректируется с органом мощности ведущего агрегата. 1 ил. заключающийся в измерении выходного давления газа и регулировании в зависимости от его значения частоты вращения агрегатов.

Однако известный способ не обеспечивает высокой эффективности управления группой совместно включенных агрегатов с неодинаковыми техническими характеристиками, что обусловлено для таких ГПА неоднозначностью связи между давлением на выходе агрегатов и их частотой вращения.

Неидентичность характеристик агрегатов может быть связана как с их разной степенью износа, так и начальной установкой разнотип н ых ГПА.

Цель изобретения — повышение экономичности при различии технических характеристик агрегатов.

Это достигается тем, что в способе управления совместно включенными газоперекачивающими агрегатами путем измерения выходного давления газа и регулирования в зависимости от его значения частоты вращения агрегатов измеряют входное давление газа, определяют между

1740731 ним и выходным давлением соотношение, по которому совместно с частотой вращения одного из агрегатов измеряют его мощность, в зависимости от значения которой корректируют частоту вращения других агрегатов, Дополнительное измерение входного давления газа и определение между ним и выходным давлением соотношения позволяют совместно с измерением частоты вращения определять текущую мощность одного агрегата, а проведение в зависимости от ее значения коррекции частоты вращения других агрегатов обеспечивает оптимизацию нагрузки между ГПА для заданного выходного давления. Процедура оптимизации заключается в установке таких значений частоты вращения каждого агрегата, при которых суммарная мощность совместно включенных агрегатов ми н и мал ь на.

На фиг.1 показана структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — структурная схема вычислительного устройства; на фиг.3 — структурная схема алгоритма управления.

В конкретном варианте выполнения (см. фиг.1) способ может быть реализован следующим устройством управления совместно включенными газоперекачивающими агрегатами 1 и 2, включающими соответственно приводы 3, 5 и нагнетатели 4. 6. В качестве примера приведен обьект с двумя

ГПА. Устройство содержит датчики 7, 8 частоты вращения вала привода, которые через элементы 9, 10 сравнения соединены с регуляторами 11, 12 частоты вращения, подключенными к сервоприводам 13, 14, При этом на выходе нагнетателей 4, 6 установлен датчик 15 давления, соединенный через элемент 16 сравнения с регулятором 17, выход которого соединен через элемент 10 сравнения и регулятор 12 с сервоприводом

14 агрегата 2 и через сумматор 18, элемент

9 сравнения и регулятор 11 с сервоприводом 13 агрегата 1, При этом датчики 19 и 15 соединены с блоком 20 соотношения. выход которого совместно с датчиком 8 соединен с вычислительным устройством (ВУ) 21. подкл юче н н ы м к сумматору 18.

Вычислительное устройство (см. фиг.2) состоит из коммутатора 22, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 23. оперативного 24 и постоянного 25 запоминающих устройств, элемента 26 управления, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 27, которые между собой соединены при помощи канала связи — общей шины 28. Вход BY 21 соединен с датчиком 8 и блоком 20 при помощи коммутатора 22 и АЦП 23. а выход при помощи ЦАП 27 — с сумматором 18.

В качестве датчиков и регуляторов могут быть использованы серийно выпускае5 мые технические средства ГСП (например, датчики давления типа "Сапфир", датчик частоты вращения "Турбина", контроллер регулирующий Ремиконт-100), а реализация

BY 21 может быть осуществлена на элемен10 тах КТС ЛИУС-2.

Устройство управления, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом, Регулятор 17 обеспечивает требуемое .

15 выходное давление газа путем подачи своего управляющего сигнала в качестве уставки регуляторами 11, 12 частоты вращения, выходные сигналы которых поступают на сервоприводы 13, 14, изменяющие расход

20 топлива на соответствующие агрегаты, При этом сигнал от регулятора 17 на регулятор

11 поступает через сумматор 18, На последний тоже поступает корректирующий сигнал Лв от BY 21, на котором это значение

25 рассчитывается по следующим формулам:

N = -37,18+ 0,15 10 (о— — 0,2 10 . E в+ 0,42 10 t. (s); (1)

+ >= с, + Klj N + K2jN () где N — мощность одного агрегата определяется по формуле (1);

Рг я = — — сигнал, получаемый на выходе

Р1 блока 20;

Р1, Рг — входное и выходное давления газа;

Kjj= (j=0,1,2, j=1,2„„,п-1) — коэффициенты, полученные на стадии проектирования системы управления и учитывающие индивидуальные газодинамические характеристики каждого нагнетателя;

n — количество совместно включенных агрегатов (для рассматриваемого примера п=2); м — частота вращения вала привода, измеряемая датчиком 8;

Лcu(j=1,2„„,п-1) — корректирующие сигналы по частоте, при которых обеспечивается минимальная суммарная мощность ГПА (оптимальное распределение нагрузки между ГПА) для заданного значения выходного давления.

Алгоритм работы BY 21, выполняющего сбор информации от датчика 8 и блока 20 и обработку информации по формулам (1, 2), показан на фиг.3 и состоит в следующем:

Блок 1. Осуществляется вход в алгоритм, Блок 2. выполняется организация связи с переменными Ь,, я и и).

1740731

Блок 3. Определение по формуле(1) значения мощности для одного ГПА и по формуле (2) величин изменения частоты вращения Лй) для других и-1 ГПА.

Блок 4. Сравнение с зоной нечувствительности Ь», которая выбирается в пределах 0,1 — 0,5 от Импекс.

Блок 5. Присвоение Лв= 0 при условии

Лв< Ь,.

Блок 6, Выход из алгоритма, т.е. передача значения сигнала об изменении Лв частоты на сумматоры других агрегатов.

Стабилизацией регулятором 17 выходного давления путем изменения частоты вращения ГПА достигается требуемая совместная их производительность B соответствии с величиной запроса потребителей газа. При этом работающие агрегаты развивают мощность N, которая равна сумме N =

=N1+ М2+ .„+ Nn мощности каждого ГПА.

Корректировка же частоты вращения

Л(о агрегатов по значению мощности одного ГПА позволяет минимизировать значение N при одновременном обеспечении заданного выходного давления. т,е. заданной производительности. Это объясняется следующим образом. Как показали проведенные исследования, для ГПА существует индивидуальная (нелинейная) зависимость мощности от расхода газа М = f(Q;), что может быть вызвано как разной степенью износа ГПА, так и включением в совместную работу ГПАс разнотипными нагнетателями.

Нелинейность уравнений N = f(Q ) является тем условием, используя которое можно определять такие значения нагрузки (мощности) отдельных агрегатов, при которых их сумма минимальна, а их суммарная производительность по расходу газа равна заданной. Для того, чтобы в реальном масштабе времени на BY 21 каждый раз при изменении количества потребляемого газа не решать задачу минимизации мощности N, на стадии проектирования системы определена оптимальная траектория изменения нагрузок для и-1 агрегатов в зависимости от мощности одного. Как показали исследования, в качестве такой зависимости достаточно использовать полином второй степени (2), коэффициенты которого уточняются при помощи одного из статических методов по

50 результатам экспериментальных данных работы ГПА. При изменении количества потребляемого газа регулятор 17 стабилизирует выходное давление путем изменения частоты вращения агрегатов, Изменения последних приводят к изменению мощности агрегатов, Поэтому для минимизации нового значения суммарной мощности за счет перераспределения ее составляющих между агрегатами на BY 21 рассчитывается по формуле (1) значение мощности одного агрегата, а по формуле (2) — значение корректирующего сигнала. Последний подается через сумматор в качестве уставки на регулятор частоты 11, отрабатывающий ее с помощью сервопривода 13, изменяющего расход топлива.

Таким образом, при помощи предлагаемого способа управления обеспечивается повышение экономичности работы ГПА путем установки таких текущих значений частот вращения. агрегатов, при которых их суммарная мощность минимальна.

Проведенные исследования показали, что управление по предлагаемому способу только двумя совместно включенными ГПА обеспечивает уменьшение их суммарной мощности на 1 и более, что ведет к соответствующему уменьшению потребляемого топлива.

Формула изобретения

Способ управления совместно включенными газоперекачивающими агрегатами путем измерения частоты вращения вала каждого агрегата и выходного давления газа, формирования в зависимости от его величины заданной частоты вращения, определения для каждого агрегата. разности заданной и измеренной частот вращения и управления пропорционально этой разности расходом топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности при различии технических характеристик агрегатов, дополнительно измеряют входное давление газа, определяют между ним и выходным давлением соотношение, по которому совместно с частотой вращения одного из агрегатов определяют его мощность и по ее значению формируют сигналы коррекции заданной частоты вращения других агрегатов.

1740731

1740731 Ьг. л

Составитель В. Коновал

Редактор Н. Федорова Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Н. Ревская

Заказ 20бб Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101