Система для автоматического регулирования давления в коллекторе газового промысла

 

ОПИ НИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 547784

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.05.75 (21) 2134791/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.02.77. Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания16.05,77 (51) и. к .

G 05 D 16/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК

621-525 (088.8) (72) Авторы изобретения

Я. В. Быков, Е. И. Тарабрин, В. И. Пугачев и Б. Ф. Тараненко

Краснодарский политехнический институт

71) Заявитель (54) СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ

В КОЛЛЕКТОРЕ ГАЗОВОГО ПРОМЫСЛА

Изобретение относится к автоматизированным системам давления в газосборных коллекторах с распределительными по его длине скважинами в условиях изменяющегося во времени отбора газа из коллектора.

Известны системы автоматического регулирования давления в газосборном промысловом кол-. лекторе с распределительными но длине его скважинами.

Одна из известных систем стабилизации давления в газосборных коллекторах содержит датчик давления, регулятор и клапан, причем. каждая скважина снабжена регулирующим контуром, что приводит всю систему регулирования при подаче газа из любой скважины в общий коллектор к резкому колебательному процессу (1), Из известных систем автоматического регулирования давления в газосборном промысловом коллекторе наиболее близка к изобретению по технической сущности другая известная система регулирования давления на выходе коллектора, содержащая датчик давления, соединенный через блок регулирования с блоками телеуправления, соответствующими количеству скважин, равномерно распределенных по коллектору, и с клапанами (2) .

К выходу усилителя, входящего в блок регулирования, подключены элементы нелинейности типа

"зона нечувствительности с насыщением". Выходные сигналы нелинейных элементов по системе телемеханики поступают на регулирующие клапаны скважин, обеспечивая последовательное включение (отключение) их по мере понижения (повышения)

1р давления в коллекторе.

Недостатком этой системы автоматического регулирования является то, что давление газа на выходе коллектора — величина переменная, завися15 щая от отбора газа, а для обеспечения максимальной пропускной способности магистрального газопровода, подключенного к выходу газосборного коллектора промысла необходимо поддерживать давление на выходе коллектора постоянным незарр висимо от отбора. Для передачи управляющего сигнала на п регулирующих клапанов необходимо иметь п блоков телеуправления, что усложняет систему автоматического регулирования давления в коллекторе и не обеспечивает системе необходимой

25 точности поддержания давления в коллекторе.

547734

25

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

Это достигается тем, что в систему введены реле, корректирующие блоки и инвертор, выход которого соединен с выходом блока регулирования и через блоки телеуправления с клапаном скважины, расположенной на выходе коллектора, вход инвертора связан через корректирующие блоки и реле с выходом блока регулирования, а выходы реле через соответствующие блоки телеуправления— с клапанами скважин.

В предлагаемой системе в блок регулирования входят усилитель и интегратор, что позволяет устранить основной недостаток прототипа — статическую ошибку.

Использование в качестве непрерывного управляющего сигнала суммы выходных сигналов усилителя, интегратора и инвертора предотвращает возможные автоколебания, обусловленные наличием реле (нелинейного элемента с положительным гистерезисом) .

Наличие в системе корректирующих звеньев исключает влияние переключений двухпозиционных клапанов на давление в конце коллектора.

Установка регулирующего клапана на скважине, расположенной на минимальном расстоянии от выхода коллектора, обеспечивает более высокое быстродействие системы в условиях изменяющегося во времени отбора газа из коллектора.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы для автоматического регулирования давления в коллекторе газового промысла: на фиг. 2 — статическая зависимость между суммой выходных сигналов усилителя и интегратора и суммой выходных сигналов усилителя, интегратора и инвертора.

Система для автоматического регулирования давления в коллекторе газового промысла (фиг. 1) содержит датчик давления 1 установленный на выходе коллектора 2, блок регулирования 3, включаюший параллельно включенные усилитель и интегратор, двухпозиционные реле 4, 5, 6, с положительным гистерезисом, корректирующие блоки 7, 8, 9, инвертор 10, передающий 11 и приемный 12 блоки телеуправления в канале регулирования, а также передающие 13 и приемные 14 блоки телеуправления во вспомогательных каналах управления. На скважинах 15 установлены двухпозиционные клапаны 16 и регулирующий клапан 17. Пороги срабатывания реле последовательно возрастают на постоянную величину, порог отпускания реле 5 равен порогу срабатывания реле 6, а порог отпускания реле 4 — порогу срабатывания реле 5.

Работает система следующим образом.

При небольшом отборе газа из коллектора компенсация изменения отбора осуществляется с помощью непрерывного контура регулирования, реализующего ПИ-закон регулирования (датчик, блок регулирования 3 из усилителя и интегратора, блоков телеуправления 11, 12, и регулирующий клапан 17). Если отбор увеличивается на такую

60 величину, что не может уже быть скомпенсирован при полном открытии клапана 17, то сигнал на выходе усилителя и интегратора превышает порог срабатывания реле 6, что вызывает его включение и через блоки телеуправления 13, 14 срабатывание клапана 16. Одновременно сигнал с выхода реле 6 поступает на вход корректирующего блока 9, а с выхода последнего через инвертор 10, меняющий знак сигнала, — на вход передающего блока телеуправления 11, где он суммируется с суммой выходных сигналов усилителя и интегратора. Сигнал корректирующего блока 9 переводит клапан 17 в срецнее положение и далее осуществляется непрерывное ПИ-регулирование с помощью блоков 13, 11, 12, 17, Так как передаточная функция корректирующего блока 9 выбрана, исходя из условия инвариантности, то дискретное переключение клапана 16 не влияет на динамику изменения давления на выходе коллектора, т.е. динамика рассматриваемой системы регулирования определяется только свойствами обьекта регулирования по каналу

"положение клапана 17 — давление на выходе коллектора" и параметрами блоков 1, 3, 17, т.е. коэффициентами усиления датчика 1, усилителя, клапана 17 и постоянной времени интегрирования интегратора.

При дальнейшем увеличении отбора газа из коллектора происходит срабатывание реле 5 и связанного с ним клапана 16 через блоки управления 13, 14. Корректирующий блок 8 устраняет влияние дискретного изменения положения клапана 16 на динамику непрерывного контура регулирования, реализующего ПИ- закон регулирования.

Аналогичным образом происходит включение реле 4 и соответственно через блоки телеуправления 13, 14 с ним клапана 16. При этом корректирующий блок 7 устраняет вредное влияние переключения клапана 16 на динамику системы регулирования давления в коллекторе газового промысла.

При уменьшении отбора газа сначала происходит непрерывное регулирование и только в том случае, когда клапан 17 полностью закроется и суммарный сигнал на выходе усилителя и интегратора становится меньше порога отключения реле 4, последнее отключается и связанный с ним через блоки телеуправления 13, 14 клапан 16 закрывается. Корректирующий блок 7 выполняет те же функции, что и при включении реле.

Аналогичным образом происходит отпускание реле 5 и 6 при уменьшении отбора.

На фиг. 2 представлена зависимость, полученная в результате анализа предлагаемой системы. Из нее видно, что при изменении отбора из коллектора (которому в статике в определенном масштабе соответствует сумма выходных сигналов усилителя и интегратора) сигнал, подаваемый на непрерывный регулирующий клапан 17 (т.е. сумма выходных сигналов усилителя, интегратора и инвертора), через блоки телеуправления 11, 12 имеет перекрыва547734 ющиеся зоны непрерывного изменения, что при наличии интегратора обеспечивает устранение статической ошибки, а также исключение автоколебаний, обусловленных наличием в системе существенных нели нейностей.

Из зависимости, изображенной на фиг. 2, следует, что производительность скважины 15, на которой установлен непрерывный регулирующий клапан 17, должна быть в два раза больше производительности любой из скважин, управляемых с помощью двухпозиционных клапанов 16.

Так как динамика предлагаемой системы определяется свойствами контура непрерывного регулирования, то в качестве скважины, на к оторой устанавливается непрерывный регулирующий клапан 17, рационально выбирать скважину, ближе всего расположенную к выходу коллектора, что обеспечивает максимальное быстродействие системы.

Рассмотренный пример относится к случаю, когда к коллектору подключены четыре скважины, однако, предложенная система может быть использована при произвольнрм числе скважин, распределенных по длине коллектора.

Изобретение обеспечивает астатическое регулирование давления на выходе газосборного промыслового коллектора путем дискретного включения и отключения (n-1) скважин и плавного регулирования производительности только одной скважины.

В связи с этим для реализации системы требуется (n-1) — канальная система телеуправления и только один канал телерегулирования. Кроме того, на (n-1)-й скважине устанавливаются (n-1) двухпозиционных клапанов и только один регулирующий клапан для плавного регулирования.

Это позволяет значительно упростить в аппаратурном отношении систему для автоматического регулирования давления в коллекторе газового промысла, а также повысить точность и быстродействие регулирования,, что даст значительную экономию в народном хозяйстве.

Формула изобретения

Система для автоматического регулирования давления в коллекторе газового промысла, содержащая датчик давления, соединенный через блок регулирования с блоками телеуправления, соответствующими количеству скважин, равномерно распределенных по коллектору, и с клапанами, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в нее введены реле, корректирующие блоки и инвертор, выход которого соединен с выходом блока регулирования и через блоки телеуправления с клапаном сквалыжны, расположенной на выходе коллектора, вход инвертора соединен через корректирующие блоки и реле с выходом блок а регулирования, а выходы реле соединены через соответствующие блоки телеуправления с клапанами скважин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Кибель P P. и Макаров А.Е. Автоматизация газовых промыслов. Сб. "Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности М., ВНИИЭ, Газпром, 1972.

2 Водяника П.Ф. Автоматическое управление газовым промыслом, "Недра", 1964, с.98.

547734

Составитель И. Петкун

Техред 0, Луговая

Редактор А. О сочин ков

Корректор Б. Югас

Заказ 787/100 сз

1 о сц -> ° сз

К Ф Ъ

2 3 4 5 б

Сумма 5ыидных сигналами усилителя и интегратора

ФИГ 2

Тираж ь О 62 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4