[發明專利]氣田集輸工程井口加熱爐系統及自動控制方法

有效

• 申請號: 201510077856.3
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN104807186B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 鐘盛;劉勇
• 申請（專利權）人: 四川省安普瑞自動化設備有限公司
• 主分類號: F24H7/02
• 分類號: F24H7/02;F24H9/20
• 代理公司: 成都泰合道知識產權代理有限公司51231
• 代理人: 魏常巍

技術領域

本發明涉及一種氣田集輸工程井口加熱爐系統以及自控控制該加熱爐的方法。

背景技術

天然氣加熱爐作為油氣田一種重要的加熱設備,廣泛地應用于天然氣集輸系統中。它工作原理是通過加熱爐中的水作為加熱介質，加熱水中的天然氣輸送管道，從而使管道中天然氣達到一定的溫度、壓力和流量，防止燃氣輸送管道內節流降壓形成水合物堵塞管道。國內很多氣田屬高酸性氣田,開發中面臨劇毒、強腐蝕性等諸多高風險因素,使安全成為關系工程建設成敗的決定性條件。目前國內氣田所使用的進口加熱爐自動控制系統,無法實現酸氣定產、穩壓以及流量的準確計量,酸氣加熱效果差,嚴重時會造成加熱爐停爐、關井。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供一種氣田集輸工程井口加熱爐系統及自動控制方法，用于智能化自動控制其流量、壓力和溫度。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種氣田集輸工程井口加熱爐系統，包括開放式的罐體，罐體底部設置有加熱裝置；罐體內部安裝有一級加熱盤管和二級加熱盤管；所述一級加熱盤管兩端分別與一級進水管和一級出水管連接，所述二級加熱盤管分別與一級出水管和二級出水管連接；其特征在于：所述一級進水管上安裝有二級節流閥，一級出水管上安裝有三級節流閥；所述二級節流閥之前設置有壓力感應器P1、溫度感應器T1；二級節流閥和一級盤管之間設置有壓力感應器P2、溫度感應器T2；二級加熱盤管之后設置有壓力感應器P3、溫度感應器T3以及流量計Q3；所述加熱裝置為燃氣加熱裝置；該加熱裝置設置有進氣閥。

一種用于上述氣田集輸工程井口加熱爐系統的自動控制方法，包括流量控制、壓力控制、溫度控制。

作為一種改進，所述流量控制的步驟為:

步驟1，確定一個流量預設值Qset；

步驟2，對Q3進行周期性采樣；

步驟3，將采樣結果帶入PID控制公式計算控制量；所述PID控制公式為u(t)=Kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] ；

步驟4，通過控制量調節二級節流閥開度。

作為一種改進更進一步的改進，所述流量控制步驟3中，PID控制公式中比例部分設置有智能控制系數Kint,即u(t)=KintKpe(t)；當E(t)≥5%時,Kint=0.5; 當E(t)≤5%時,Kint=（10/ Qset）(Σ┃e(t)┃/n)；E(t)= (Σ┃e(t)┃/n)/Qset。

作為另一種更進一步的改進，所述流量控制步驟3中，PID控制公式中積分量部分設置有智能控制系數Hint, 即i(t)= Hint(1/Ti)∫e(t)dt；當E(t)≥5%時, Hint=0.5; 當1%≤E(t)≤5%時，Hint=（10/ Qset）(Σ┃e(t)┃/n)=10E(t)；當E(t)≤1%時，Hint=0.1；E(t)= (Σ┃e(t)┃/n)/Qset。對于傳統PID控制來說，P、I、D參數設定值都是靜態的固定值，對于單一控制的變化量適用，但是多變量的耦合控制就不行了，而且為了防止控制超調和死區，對PID的參數需要進行動態設定，即PID的調節參數值根據控制設定和實際反饋的差值按比例自動計算。

作為另一種改進，所述壓力控制的步驟為:

步驟1，確定一個壓力預設值Pset；

步驟2，對P2進行周期性采樣；

步驟3，將采樣結果帶入PID控制公式計算控制量；所述PID控制公式為u(t)=Kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] ，其中E(t)= (Σ┃e(t)┃/n)/Pset；

步驟4，通過控制量調節三級節流閥開度。

作為上述改進進一步的改進，所述壓力控制步驟3中，PID控制公式中比例部分設置有智能控制系數Kint,即u(t)=KintKpe(t)；當E(t)≥5%時,Kint=0.5; 當E(t)≤5%時,Kint=（10/ Pset）(Σ┃e(t)┃/n)；E(t)= (Σ┃e(t)┃/n)/Pset。