中国石油天然气股份有限公司天然气销售南方分公司 广东广州 510330
摘要:在我国天然气被越来越多的地区使用,它需要从不同的产区输送到各个地区的用户家中。天然气不仅仅是用于运输,它也需要对天然气资源进行补气、抽气。在当前的天然气运输过程中,仍存在着一些问题,如天然气运输调配的很多不便,需要依靠天然气压缩机自动控制技术来解决。
关键词:天然气压缩机;自动化控制技术;自动化
1导言
在天然气的存储以及运输的过程中,需要利用天然气压缩机对其压缩。科学技术的不断进步让各项生产都会向着自动化的方向发展,天然气压缩机也需要进行自动化的革新。
2天然气压缩机自动化控制的原理
压缩机自动化控制主要程序为PLC模块程序控制,整个操作过程较为简单。天然气压缩机首先将经过处理后的天然气推入到缓冲加压罐中,在这个缓冲罐中会对天然气进行加压,当把天然气加压到一定的程度,这时整个控制系统就会控制压缩机的启动,通过天然气压缩机来将加压过的天然气压缩到气罐当中,天然气被压缩到高压气罐就容易进行运输和储存。同时自动化控制系统也会使压缩机在将一个高压气罐加满后迅速换到下一个高压气罐进行天然气的压缩添加,这样能够保证天然气的正常生产,依据这个压缩运输过程可以看出,天然气压缩过程是连续的,当充入到缓冲罐中的天然气压力不足时,天然气压缩机才会停止工作,若是缓冲罐中的天然气压力恢复到一定值时,压缩机会正常运行。
3压缩机控制功能的具体要求
要想更好地发展天然气运输业务,压缩机的自动控制技术就要不断提高。根据需要,天然气压缩机自动控制技术应该注重功能要求和系统设计。
3.1防喘振控制
该要求就是:当有一个不开启入口或出口时,每一台工作的压缩机都不能出现喘振的情况;当设备的入口和出口均不开启时,任何一台压缩机喘振次数绝对不可以超过一次,否则会出现严重的问题。
3.2控制出口的压力
在这种高技能操作中,一定要保持操作状态稳定,出口压力既不能高于设定目标的0.5%、也不可以低于设定目标的0.5%。
3.3控制压缩机的负荷分配
压缩机有一定的承载量限制,无论是投入系统还是退出系统时,压缩机都要在一定的时间内恢复稳定的操作状态,并且把时间控制在30min之内,使压缩机状态更加稳定。
3.4控制燃气轮机的速度和限幅
为了确保安全,必须对燃气轮机的速度进行控制,使之与设定的目标点相差不多,既不能高于目标的0.5%、也不能低于目标的0.5%。同时,也要控制燃气轮机限幅。根据传感器的量程适当降低转速,保障工作的安全。
4天然气压缩机自动控制技术
要想良好的满足天然气压缩机的工作要求,整个自动化控制系统中就要包括天然气缓冲罐、压力容器、PLC可以控制编程模块、压力表等,在进行天然气充入的过程中,若是缓冲罐中的压力表所示没有达到要求时,整个控制系统的PLC通过编制程序模块就会自动的进行控制,对压缩机的自动阀门进行远程的控制,压力表的变化信息会反馈到PLC的模拟量输入端,能够及时的对压缩机进行调控,当缓冲罐中的压力没有达到所要求值时,控制模块就会控制自动阀门开启,往缓冲罐中压缩天然气,当在充气一段时间后压力逐渐的上升到要求值,控制模块就会控制电阀门关闭。当缓冲罐在进行天然气管输时压力减少,天然气压缩机就会自动的停止工作,等到缓冲罐中的压力回升时在继续往里压缩天然气,对于高压气罐来说其中的气体压力达到饱和时,压缩机就不会在往里进行充气,会转到下一个高压气罐中进行天然气的压缩。
4.1天然气压缩机的自动停启设计
对于天然气压缩机来说,对其进行停止和启动时是要通过停启按钮来进行操作,而自动化控制则是通过缓冲罐中的压力表来进行控制,当压力表达到指定数值时,其内部所含的开关就会自己关闭,然后由PLC控制模板得到信息控制压缩机也停止工作,反之当缓冲罐中的天然气压力不足时,压力表数值就会降低,进而其内部的开关就会开启,PLC控制模块得到信息使压缩机进行工作,补充缓冲罐中的压缩天然气。这样压缩器压力表和PLC控制模块就组成了一个停启装置,通过这个装置就能够远程的对天然气压缩机进行有效的控制,完成自动化控制。
4.2对自动阀门的自动控制
对于自动阀门的自动化控制主要是采用PLC控制模块来有效的进行控制,当压缩机开始运作后,PLC控制模块仍然是能够对自动阀门进行控制的,当控制自动阀门进行开启时,天然气就会进入到压力容器当中进行压缩,在经过一段时间压缩后压力容器内的压力表的数值达到标准要求时,所对应的自动阀门就会自动关闭防止天然气进行压缩导致压力容器炸裂,通过PLC控制模块能够很好的对自动阀门进行控制,有效的提升了天然气压缩机运行效率。
4.3天然气压缩机防喘振控制
为了防止回流量增加和压缩机喘振的危险,就要使控制系统能够迅速的响应环境的改变而进行防喘振。当天然气压缩机处于正常运行的状态就要才用一种PI响应来有效的减少回流量,当压缩机处于喘振的边缘地带不断的进行浮动,控制系统就要控制回流量的增加,对于一些比较大的扰动来说要及时的增加安全裕度来进行抵消,在安全裕度增加到要求值后,响应控制系统就会迅速的开启回流阀门,来使回流量增加。让一个较大的扰动已经超过了喘振的边缘地带,控制系统就会间断性的开启和关闭回流阀,以防止天然气压缩机达到喘振的临界值,若是这些回流控制在运行后仍然不能很好的进行喘振防止,那就需要在原来的安全裕度的基础上再增加一个稳态的安全裕度。
对于防喘振控制系统来说,其对整个控制系统的运行来说有的一定的影响,为了减少其对控制系统的影响,就要使控制器所采用比较前卫的算法来对整个系统的速度来进行调整,保证其能够很好的适应回流量的变化。同时,当天然气压缩机再启动或停止的过程当中,防喘振的控制系统要能够依据所设定的要求自动的进行对回流阀开启到一定程度,这样能够保证在任何时刻都可以防止喘振和阻塞的发生。在之前的自动化控制系统当中,要使压缩机在启动或停止过程中进行喘振的防止就要使回流阀全部开启或者全部关闭,这样就会导致回流管中的线压力过高,还会造成设备喘振,所以建立良好的控制系统可以有效的防止喘振的发生。
4.4天然气压缩机负荷分配和负荷平衡
对于天然气压缩机的整个控制系统所采用的两种相互弥补的响应来进行控制的,对于压缩机性能控制响应要依据所给定的要求来同时进行压缩机转速的提升或者降低,以便能够有效的维持所设定点的压力。在流量较低的情况下,性能控制响应可以防止负荷量再次的减少,,并且其还可以对设备回流量进行增加。对于负荷平衡的响应则是需要按照所给的要求来对压缩机的转速进行改变,这样能够使压缩机在距离喘振边缘区较远的地区运行。通过这个控制方法可以有效的防止压缩机达到喘振边缘,产生一些没有必要的回流。
要实现压缩机的负荷平衡,就要使负荷分配的控制器对一个负荷变量进行计算,所计算的负荷变量是天然气压缩机喘振偏差的函数,通过主控制系统依据自身的负荷和其他负荷的平均值来对负荷平衡响应进行计算,负荷平衡的结果是对所有的天然气压缩机的转速进行调整使其能够保证自身的操作点和所给定的喘振要求点的距离是一样的。
5结束语
总之,在科学技术的不断发展下,天然气压缩机的自动化控制技术也有了新的发展,在其中应用PLC控制技术,能够有效地实现压缩机的自动化控制,从而有效提高工作效率,避免出现人为原因的操作失误,降低人工成本,提高企业的经济效益,促进天然气领域的进一步发展。
参考文献:
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