[發明專利]天然氣管道分輸電動調節閥控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201611208511.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106764446B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 王樹祺;戚麟;孫艷國
• 申請（專利權）人: 王樹祺
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01;F17D1/02
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 任媛

本發明提供了一種天然氣管道分輸電動調節閥控制系統及其方法，只需人工預先設定壓力高限值、壓力低限值和流量設定值，分輸作業中系統將按照控制邏輯自動執行。在管道分輸壓力超高、過低或分輸流量超高時，本發明所提供的控制系統無需人工實時監控和調整管道控制參數及模式，其可以自動切換控制模式，在以管道壓力不超高、不過低為前提的安全工況中，按預先設定的流量值優先進行天然氣分輸作業，保障管道天然氣分輸過程安全、平穩，同時提升流量分輸效率，節約人力資源。另一方面，本發明采用傳感器冗余設計模塊，降低了因外部單一傳感器故障所導致的系統功能失效風險。

技術領域

本發明涉及天然氣管道分輸技術領域，尤其涉及一種天然氣管道分輸電動調節閥控制系統及其方法。

背景技術

隨著管道天然氣在我國的普及和自動化控制水平的提升，管道天然氣的儲運控制方式也逐漸從最初的就地人工手動控制轉變為遠程自動控制。現有天然氣管道分輸電動調節閥控制系統的基本結構由傳感器、工控上位機、可編程邏輯控制器(Programmable LogicController,簡稱PLC)、電動調節閥等設備組成。

根據控制需求的不同，傳感器有只選擇壓力變送器的，用于控制管道分輸壓力。公開號為103115243A《一種天然氣管道分輸電動調節閥的控制設備及其方法》的專利申請公開了一種天然氣管道分輸電動調節閥的控制設備及其方法，屬于天然氣管道分輸技術領域。該控制設備包括數據采集裝置、數據處理器、控制裝置和輸出器；數據采集裝置用于通過PLC控制站采集的現場數據；數據處理器用于對現場數據進行數據濾波，得到實時數據；控制裝置用于根據實時數據和控制參數，得到電動調節閥的控制量；輸出器對電動調節閥的控制量限幅或限流后，通過PLC控制站控制電動調節閥的閥位開度。該發明將被控量的超調量控制在合理范圍，提高了天然氣分輸站場電動調節閥壓力和流量的穩定性；降低了閥門開度變化率，減少了電動調節閥動作的頻率，從而降低了故障率，節省維護成本。該專利通過系統辨識方法和PID控制算法，控制分輸壓力，降低閥門在執行壓力控制時的開度變化率，從而減少了電動調節閥動作的頻率，減少了閥門機械磨損，節省了維護成本。但是，該專利也是有局限性的，由于其控制目的是在控制天然氣分輸壓力的同時減少電動調節閥的動作頻率，從而減少因天然氣分輸壓力波動所帶來的閥門頻繁開關，減少機械磨損，因此它的控制回路僅有壓力控制回路，未考慮實際生產運行中用戶對流量控制的需求，不能實現流量自動控制，使用范圍受到一定限制，該發明適用于與下游門站距離短、管徑細、氣壓劇烈波動的分輸站，卻難以推廣應用于對壓力和流量都有控制需求的分輸站和下游天然氣分輸用戶。

根據控制需求的不同，傳感器也有選擇壓力變送器、流量計的案例，其控制方法為：采用人為設定和切換控制模式的傳感器，在需要壓力控制時，人工通過上位機HMI畫面設定壓力值和壓力控制模式，當需要流量控制時，人工再改變控制模式并給定流量設定值。這類產品具有壓力和流量控制，但需要人工切換控制模式。如果一直將控制模式設定在壓力控制模式，管道會保持壓力安全，但分輸流量達不到最優控制，分輸效率低下。反之，如果將控制模式設定在流量控制模式，流量控制最優，但管道可能會出現超壓現象，帶來安全風險，因此需要人工24小時監控參數，不利于人力資源優化。

發明內容

本發明的目的是提供一種天然氣管道分輸電動調節閥控制系統及其方法，旨在解決現有的天然氣管道控制系統只能控制壓力、無法自動控制流量，或是需要通過人工切換控制模式來實現對壓力和流量的控制的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種天然氣管道分輸電動調節閥控制系統，包括：

傳感器冗余設計模塊，與外接的天然氣管道水力系統、數據采集和濾波容錯模塊分別連接，傳感器冗余設計模塊包括多個壓力變送器，用于將天然氣管道水力系統中天然氣的流量數據和壓力數據傳感到數據采集和濾波容錯模塊；