[發明專利]一種天然氣管道自動分輸實現方法

有效

• 申請號: 201910080825.1
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109827073B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 聶中文;王永吉;喻斌;于永志;黃晶
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油管道局工程有限公司;中國石油天然氣管道工程有限公司
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01;F17D1/04
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠;胡玉章

本發明公開了一種天然氣管道自動分輸實現方法，包括：根據設計輸量，將輸氣工況分為N類；根據調節閥及其配套的調節閥配套工藝管線，在工程師工作站內建立離線數學模型；在工程師工作站內離線訓練PID控制器的控制參數；在工程師工作站內，離線訓練優化后數學模型；將PID控制器對應的控制參數賦值到操作員工作站中，操作員工作站實時判斷工況并給出預測控制器的控制量；當站場分輸啟動時，根據分輸流量選擇工況，操作員工作站對調節閥配套工藝管線內天然氣壓力穩態誤差進行判斷，并利用預測控制器的控制量進行分輸切換調節。本發明的有益效果：通過預測控制算法和分段PID控制算法實現天然氣管道自動分輸系統啟輸/停輸/切換控制。

技術領域

本發明涉及天然氣管道技術領域，具體而言，涉及一種天然氣管道自動分輸實現方法。

背景技術

在天然氣長輸管道調控過程中，控制系統分輸壓力、流量控制是站場自控過程中的重要環節。站場控制系統在接收調控中心日指定量設定值后，下發站場基本過程控制系統，用于實現向下游用戶的自動分輸控制。為滿足上述功能需求，站場控制系統需要具備分輸自動啟輸/停輸/切換、控制模型魯棒性和輸出超調量小等特點。

目前，現有的天然氣管道自動分輸系統主要有以下問題：(1)備用路切換時，需要手動賦初值，否則調節閥閥芯波動過大；(2)當工況不變，但是站場改造或者設備更換時，導致控制模型變化，原有PID參數不能滿足功能要求；(3)下游民用用戶用氣量存在峰-谷輸量變化，同一組比例、微分、積分值無法滿足不同工況的控制要求。在實現自動分輸過程，這些環節都需要現場運行人員的參與，即增加人員工作量，同時也引入了因為誤操作帶來的潛在風險，使得操作量及風險都非常大。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種天然氣管道自動分輸實現方法，通過預測控制算法和分段PID控制算法實現天然氣管道自動分輸系統啟輸/停輸/切換控制，并能根據需要隨時進行手動操作。

本發明提供了一種天然氣管道自動分輸實現方法，包括：

步驟1，根據設計輸量，將輸氣工況分為N類；

步驟2，根據調節閥及其配套的調節閥配套工藝管線，在工程師工作站內建立離線數學模型；

步驟3，以輸氣工況、設計壓力、設計溫度為數學模型的輸入條件，以調節閥及其配套的調節閥配套工藝管線所建立的數學模型為被控對象，在工程師工作站內離線訓練PID控制器的控制參數，包括比例參數、積分參數和微分參數，使得調節閥配套工藝管線內天然氣壓力穩態誤差不大于1％；

步驟4，在所述工程師工作站內，以單輸入、單輸出及單點優化方法預測控制并滾動優化數學模型，以輸氣工況、設計壓力、設計溫度為優化后數學模型的輸入條件，以調節閥及其配套的調節閥配套工藝管線的優化后數學模型為被控對象進行離線訓練，使得所述調節閥配套工藝管線內天然氣壓力穩態誤差不大于1％；

步驟5，在所述工程師工作站中完成數學模型的訓練后，將PID控制器對應的控制參數賦值到操作員工作站中，所述操作員工作站進行實時工況判斷并給出預測控制器的控制量；

步驟6，當站場分輸啟動時，根據分輸流量選擇工況N，所述操作員工作站對所述調節閥配套工藝管線內天然氣壓力穩態誤差進行判斷，并利用預測控制器的控制量進行分輸切換調節。

作為本發明進一步的改進，步驟5具體為：

將訓練好的工程師工作站內的PID控制器的比例參數、積分參數和微分參數賦值到操作員工作站內的PID控制器中；

將工程師工作站內調整好的采樣時間和參考軌跡響應時間賦值到操作員工作站內的預測控制器中；

完成賦值后，將操作員工作站內PID控制器的控制量和預測控制器的控制量發送到工業控制可編程邏輯控制器中，用于控制調節閥，并將所述調節閥反饋的介質壓力信號和閥位信號，作為預測控制器的輸入反饋。