RU2578297C1 - Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products - Google Patents
Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578297C1 RU2578297C1 RU2014136200/02A RU2014136200A RU2578297C1 RU 2578297 C1 RU2578297 C1 RU 2578297C1 RU 2014136200/02 A RU2014136200/02 A RU 2014136200/02A RU 2014136200 A RU2014136200 A RU 2014136200A RU 2578297 C1 RU2578297 C1 RU 2578297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sard
- pressure
- data
- settings
- shutter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам автоматического регулирования давления (САРД) в магистральных трубопроводах нефти и нефтепродуктов и предназначено для автоматизации процесса настройки САРД для нахождения параметров настройки САРД, при которых давление перекачиваемой среды в трубопроводе будет соответствовать установленным требованиям эксплуатации трубопровода.The invention relates to automatic pressure control (SARD) systems in oil and oil products pipelines and is intended to automate the SARD settings to find the SARD settings, at which the pressure of the pumped medium in the pipeline will meet the established requirements for the operation of the pipeline.
Известен способ настройки ПИД-регулятора [Полищук А.В. Настройка ПИД регулятора систем автоматического регулирования объектов теплоэнергетического оборудования. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2012». - Выпуск 1. Том 1. - Одесса: Куприенко, 2012 - 96 с]. Расчет настроек ПИД-регулятора выполняют из условий, принятых в теплоэнергетике критериев качества, на основе которых получают зависимости компромиссных параметров настройки. В известном способе расчет настроек пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора (ПИД-регулятора) производят для инерционного контура системы автоматического регулирования (САР) температуры пара промежуточного перегрева по экспериментальным данным, полученным на Новосибирской ТЭЦ - 5. Алгоритмы оптимизации настроек ПИД-регулятора позволяют анализировать устойчивость работы САР с ПИД - законом регулирования в зависимости от варьирования динамики объекта регулирования.A known method of tuning the PID controller [Polishchuk A.V. Tuning the PID controller of automatic control systems of heat power equipment. Collection of scientific papers SWorld. Materials of the international scientific-practical conference "Modern directions of theoretical and applied research 2012". -
Известно устройство настройки ПИД-регулятора [заявка на выдачу патента на изобретение RU 2007109735 А, опубл. 20.09.2008, МПК G05B 13/00], состоящее из контура регулирования, включающего ПИД-регулятор, объект регулирования, датчик регулируемого параметра, блок сравнения регулируемого параметра с его заданным значением. Известное устройство дополнительно содержит блок идентификации контура регулирования, блок сравнения и блок корректировки настроек ПИД-регулятора, при этом вход блока идентификации контура регулирования соединен с выходом блока сравнения, а выход соединен со входом блока корректировки настроек ПИД-регулятора, выход которого соединен со входом ПИД-регулятора.A device for tuning a PID controller [application for the grant of a patent for an invention RU 2007109735 A, publ. September 20, 2008, IPC G05B 13/00], consisting of a control loop, including a PID controller, a control object, an adjustable parameter sensor, a unit for comparing the adjustable parameter with its set value. The known device further comprises a control loop identification unit, a comparison unit and a PID controller settings adjustment unit, wherein the input of the control circuit identification unit is connected to the output of the comparison unit, and the output is connected to the input of the PID controller settings adjustment unit, the output of which is connected to the PID input -regulator.
Известны также способ адаптивного управления по ПИД-закону и система для его реализации [патент на изобретение RU 2510956 С2, опубл. 10.04.2014, МПК G05B 13/00], в котором устанавливают соответствие между допустимыми уровнями критичности отклонений параметров конфигурации управляемой системы (ПК УС) и уровнем критичности их отклонений; по значениям матрицы принятия решений вычисляют погрешности отклонений значений ПК УС и проверяют их на соответствие допустимым уровням критичности отклонений ПК УС: в случае соответствия - сохраняют предыдущие значения ПК УС и проводят рефакторинг начального содержания множества значений матрицы принятия решений, а в случае несоответствия - запоминают это событие и вычисленные погрешности отклонений значений ПК УС и назначают управляющее воздействие на УС на основе выбора значений из матрицы принятия решений; в случае выявления недостающих и/или некорректно заданных значений параметров конфигурации УС - проводят рефакторинг содержания множества значений матрицы принятия решений по каждому из ПК УС для заданных условий эксплуатации УС путем добавления выявленных недостающих значений и/или изменения некорректных значений матрицы принятия решений; сохраняют предыдущие значения ПК УС, назначают управляющее воздействие на УС и проводят рефакторинг содержания множества значений матрицы принятия решений путем замены предыдущих значений ПК УС текущими значениями ПК УС. Система содержит коммутационные матрицы входов и выходов, решающее устройство, пропорциональный блок, контроллер функциональной логики, исполнительный блок, управляемый объект и интегрирующе-дифференцирующий блок, содержащий К интегрирующе-дифференцирующих кластеров, каждый из которых содержит один из К интегрирующих блоков и один из К дифференцирующих блоков с собственными нормирующими коэффициентами. В результате улучшается динамика процессов регулирования и достигается расширение функциональных возможностей системы.There is also known a method of adaptive control according to PID law and a system for its implementation [patent for invention RU 2510956 C2, publ. 04/10/2014, IPC G05B 13/00], in which a correspondence is established between the admissible criticality levels of deviations of the configuration parameters of the managed system (PC CSS) and the criticality level of their deviations; according to the values of the decision matrix, the errors of deviations of the values of the PCs of the DC are calculated and checked for compliance with the acceptable criticality levels of the deviations of the PCs of the DCs: if they match, the previous values of the PCs of the DCs are saved and the initial content of the set of values of the decision matrix is refactored, and in case of inconsistencies, remember this the event and the calculated errors in the deviations of the PC CS values and assign a control action to the CSS based on the selection of values from the decision matrix; in case of revealing the missing and / or incorrectly set values of the configuration parameters of the DC - conduct a refactoring of the content of the set of values of the decision matrix for each PC PC for the given operating conditions of the CSS by adding the identified missing values and / or changing the incorrect values of the decision matrix; save the previous values of the PC of the CSS, assign a control action on the CSS and refactor the content of the set of values of the decision matrix by replacing the previous values of the PC CSS with the current values of the PC CSS. The system contains switching matrixes of inputs and outputs, a solver, a proportional block, a functional logic controller, an executive block, a controlled object, and an integrating-differentiating block containing K integrating-differentiating clusters, each of which contains one of K integrating blocks and one of K differentiating blocks with their own normalizing coefficients. As a result, the dynamics of regulatory processes improves and the expansion of system functionality is achieved.
Перечисленные выше способы и устройства не позволяют проводить автоматическую настройку САРД в магистральном нефтепроводе, т.к. для настройки в них используется корректировка коэффициентов «классического» ПИД-регулятора, работа которого при некоторых режимах работы трубопровода не обеспечивает соблюдения требований НТД эксплуатации трубопровода.The above methods and devices do not allow automatic configuration of SARD in the main oil pipeline, because for adjustment, they use the correction of the coefficients of the “classic” PID controller, the operation of which under certain operating modes of the pipeline does not ensure compliance with the requirements of the technical documentation for pipeline operation.
Система автоматического регулирования давления предназначена для поддержания давления на приеме первого по потоку перекачиваемой среды магистрального насосного агрегата (МНА) не ниже допустимого значения, поддержания давления не выше допустимого значения на выходе нефтеперекачивающей станции (НПС), а также снижения нагрузки на электродвигатели насосных агрегатов при их запуске. Поддержание давления в трубопроводе производится методом дросселирования, при котором перекачиваемая среда протекает через дроссель - местное гидродинамическое сопротивление потоку (поворотную заслонку, установленную в трубопроводе). Поворотные заслонки являются регулирующими органами с изменяющимся по значению проходным сечением. С изменением проходного сечения существенно меняются гидравлические сопротивления, вызывающие изменения потери давления и изменение расхода перекачиваемой среды.The automatic pressure control system is designed to maintain the pressure at the intake of the first pumped medium of the main pump unit (MHA) not lower than the permissible value, maintain the pressure not higher than the permissible value at the outlet of the oil pumping station (LPS), as well as reduce the load on the electric motors of the pump units start up. The pressure in the pipeline is maintained by the throttling method, in which the pumped medium flows through the throttle - local hydrodynamic resistance to flow (a rotary damper installed in the pipeline). Butterfly valves are regulating bodies with a variable flow area. With a change in the flow area, the hydraulic resistance changes significantly, causing changes in pressure loss and a change in the flow rate of the pumped medium.
Система настройки САРД должна обеспечивать устойчивую работу в условиях изменения объемов перекачиваемой жидкости, увеличения числа переходов с одного режима работы трубопровода на другой, наличия ошибок в работе персонала, а также при проведении ремонтных работ без остановки перекачки. Модификации САРД, имеющие в своем составе алгоритмы адаптации к изменению параметров объекта управления, не привели к ожидаемому результату, т.к. процесс автоподстройки приводит к неконтролируемому поведению гидросистемы трубопровода в процессе автоподстройки.The SARD system should ensure stable operation in the conditions of changing volumes of the pumped liquid, increasing the number of transitions from one mode of operation of the pipeline to another, errors in the work of personnel, as well as during repair work without stopping pumping. SARD modifications, incorporating adaptation algorithms to change the parameters of the control object, did not lead to the expected result, because auto-tuning process leads to uncontrolled behavior of the pipeline hydraulic system in the process of auto-tuning.
В настоящий момент отсутствует автоматизированная методика настройки САРД на объектах магистрального нефтепровода, учитывающая вышеперечисленные проблемы, и настройка САРД в каждом конкретном случае производится эмпирическим путем.At the moment, there is no automated methodology for setting up the SARDA at the facilities of the main oil pipeline, taking into account the above problems, and the setting of the SARDE in each case is carried out empirically.
Способ и устройство для настройки САРД позволяет унифицировать и автоматизировать процесс настройки, обеспечив предсказуемый результат поведения САРД в изменяющейся технологической обстановке трубопровода.The method and device for adjusting the SARD allows you to unify and automate the tuning process, providing a predictable result of the behavior of the SARD in the changing technological environment of the pipeline.
Задачи, решаемые заявленным изобретением:The tasks solved by the claimed invention:
- определение характеристик текущего состояния гидравлической системы;- determination of the characteristics of the current state of the hydraulic system;
- расчет численных значений параметров настройки САРД;- calculation of the numerical values of the SARD settings;
- проверка соответствия настройки САРД требованиям нормативно-технической документации (НТД), установленным для эксплуатации трубопровода.- verification of the compliance of the SARD settings with the requirements of regulatory and technical documentation (NTD) established for the operation of the pipeline.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности автоматизации процесса настройки САРД, а также повышение точности и скорости регулирования давления перекачиваемой среды в трубопроводе.The technical result of the claimed invention is the ability to automate the configuration of SARD, as well as improving the accuracy and speed of regulating the pressure of the pumped medium in the pipeline.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для настройки системы автоматического регулирования давления (САРД) в магистральном трубопроводе для перекачивания нефтепродуктов содержит: программно-технический комплекс (НТК) настройки САРД для определения значений параметров настройки САРД и проверки соответствия настройки САРД установленным требованиям эксплуатации трубопровода, причем ПТК содержит средства для подключения к САРД, содержащей программируемый логический контроллер (ПЛК), преобразователь частоты (ПЧ) и электропривод заслонки, состоящий из двигателя, редуктора и блока управления электроприводом, выполненный с возможностью регулирования степени закрытия заслонки, при этом САРД выполнена с возможностью подачи управляющего сигнала на электропривод заслонки для регулирования степени ее закрытия, определяющей значение давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе, САРД и ПТК имеют средства для измерения степени закрытия заслонки и величин давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки, ПТК выполнен с возможностью настройки коэффициентов инкрементного пропорционально-дифференциального регулятора (ПД-регулятора), а также параметров, учитывающих несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления при изменении степени закрытия заслонки, импульсное воздействие на заслонку при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления, причем ПТК содержит блок хранения паспортных данных магистрального трубопровода, выполненный с возможностью записи паспортных данных магистрального трубопровода, соответствующих установленным требованиям его эксплуатации, блок хранения экспериментальных данных, выполненный с возможностью записи измеренных данных о степени закрытия заслонки, величинах давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки и данных об изменении давления от начала наблюдений до установления постоянного давления в магистральном трубопроводе до и после заслонки, блок выделения переходных процессов в магистральном трубопроводе, определяющий участки переходных процессов изменения давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе, блок хранения данных переходных процессов, выполненный с возможностью записи измеренных данных участков переходных процессов, блок сравнения, выполненный с возможностью получения данных из блока хранения данных переходных процессов и блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, сравнения измеренных данных участков переходных процессов в магистральном трубопроводе для начальных параметров настройки САРД с установленными требованиями эксплуатации магистрального трубопровода и принятия решения о необходимости проведения повторного цикла настройки САРД в случае несоответствия экспериментальных данных установленным требованиям эксплуатации магистрального трубопровода, блок обработки данных, выполненный с возможностью получения данных из блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, блока хранения экспериментальных данных и блока хранения данных переходных процессов, получения начальных параметров настройки САРД, обработки полученных данных и формирования рекомендуемых параметров настройки САРД, причем ПЛК САРД и ПТК настройки САРД содержит средства для получения рекомендуемых параметров настройки САРД и запуска повторного цикла настройки САРД для нахождения параметров настройки САРД, при которых соблюдаются установленные требования эксплуатации трубопровода.The specified technical result is achieved by the fact that the device for tuning the automatic pressure control system (SARD) in the main pipeline for pumping petroleum products contains: a software and hardware complex (NTK) of the SARD settings for determining the values of the SARD settings and verifying the compliance of the SARD settings with the established pipeline operation requirements, moreover, the PTC contains means for connecting to a SARD containing a programmable logic controller (PLC), a frequency converter ( H) and an electric damper valve, consisting of an engine, a gearbox and an electric drive control unit, configured to control the degree of closure of the damper, while the SARD is configured to supply a control signal to the electric actuator of the damper to control the degree of its closure, which determines the pressure value of the pumped oil products in the main pipeline , SARD and PTK have means for measuring the degree of shutter closure and the pressure values of the pumped oil products in the main pipeline before and after the shutter, the PTC is configured to adjust the coefficients of the incremental proportional-differential controller (PD-regulator), as well as parameters that take into account the asymmetry of the shutter closure regulation, the non-linearity of the pressure change when the shutter closure degree is changed, the pulse action on the shutter when there is no change in pressure for eliminate static mismatch between the set point and the current pressure value, and the PTC contains a storage unit for passport data of the main pipes a cable configured to record passport data of the main pipeline that meets the established requirements for its operation, an experimental data storage unit, configured to record measured data on the degree of shutter closure, pressure values of the pumped oil products in the main pipeline before and after the shutter, and data on pressure changes from the beginning of observations before the establishment of a constant pressure in the main pipeline before and after the damper, the isolation unit is transitional x processes in the main pipeline, which determines the areas of transient changes in the pressure of the pumped oil products in the main pipeline, a transient data storage unit, configured to record the measured data of the transient sections, a comparison unit, configured to receive data from the transient data storage unit and the unit storing passport data of the main pipeline, comparing the measured data of transient sections in the main pipeline for the initial settings of the SARD with the established requirements for the operation of the main pipeline and the decision on the need for a second cycle of the settings of the SARD in case of experimental data not meeting the requirements for the operation of the main pipeline, a data processing unit configured to receive data from the storage unit of passport data of the main pipeline, experimental data storage unit and transition data storage unit processes, obtaining the initial SARD settings, processing the received data and generating the recommended SARD settings, the SARD PLC and the SARD settings PTK contain means for receiving the recommended SARD settings and starting a repeated SARD setting cycle to find the SARD settings that comply with the established requirements pipeline operation.
Кроме того, технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что в способ настройки системы автоматического регулирования давления в магистральном трубопроводе для перекачивания нефтепродуктов с использованием устройства по п. 1 содержится этап сбора данных, на котором вводят в блок хранения паспортных данных магистрального трубопровода паспортные данные магистрального трубопровода, соответствующие установленным требованиям его эксплуатации, выбирают начальные параметры настройки САРД, включающие в себя коэффициенты инкрементного пропорционально-дифференциального регулятора, а также параметры, учитывающие несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления при изменении степени закрытия заслонки, импульсное воздействия на заслонку при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления, подключают программно-технический комплекс (ПТК) настройки САРД к САРД, измеряют степень закрытия заслонки, величины давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки во время работы САРД, затем измеренные степень закрытия заслонки, величины давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки и данные об изменении давления от начала наблюдений до установления постоянного давления в магистральном трубопроводе до и после заслонки записывают в блок хранения экспериментальных данных, после этого определяют участки переходных процессов изменения давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе и измеряют значения изменения давления на таких участках в блоке выделения переходных процессов в трубопроводе, и записывают измеренные данные участков переходных процессов в блок хранения данных переходных процессов, проводят этап обработки данных, на котором передают в блок сравнения данных данные из блока хранения данных переходных процессов и блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, сравнивают измеренные данные участков переходных процессов в магистральном трубопроводе для начальных параметров настройки САРД с установленными требованиями его эксплуатации, после чего принимают решение о необходимости проведения повторного цикла настройки САРД в случае несоответствия экспериментальных данных установленным требованиям эксплуатации магистрального трубопровода, передают в блок обработки данных данные из блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, блока хранения экспериментальных данных и блока хранения данных переходных процессов, начальные параметры настройки САРД, обрабатывают полученные данные и формируют рекомендуемые параметры настройки СА и проводят этап проверки данных, на котором передают рекомендуемые параметры настройки САРД в ПЛК САРД и ПТК настройки САРД и запускают повторный цикл настройки САРД для нахождения параметров настройки САРД, при которых будут соблюдаться установленные требования эксплуатации магистрального трубопровода.In addition, the technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that in the method of setting up the automatic pressure control system in the main pipeline for pumping petroleum products using the device according to
Заявленное изобретение поясняется чертежами:The claimed invention is illustrated by drawings:
Фиг. 1 - технологическая схема процесса регулирования давления в магистральном трубопроводе для перекачивания нефтепродуктов;FIG. 1 is a flow chart of a process for regulating pressure in a main pipeline for pumping petroleum products;
Фиг. 2 - блок-схема процесса настройки САРД.FIG. 2 is a flowchart of a SARD configuration process.
Обозначения, указанные на чертежах, показаны следующими позициями:The designations indicated in the drawings are shown by the following positions:
1 - система автоматического регулирования давления (САРД);1 - automatic pressure control system (SARD);
2 - магистральная насосная станция (МНС);2 - main pumping station (MHC);
3 - нефтеперекачивающая станция (НПС);3 - oil pumping station (NPS);
4 - магистральные насосные агрегаты (МНА);4 - main pumping units (MNA);
5 - программируемый логический контроллер (ПЛК);5 - programmable logic controller (PLC);
6 - преобразователь частоты (ПЧ);6 - frequency converter (IF);
7 - заслонка;7 - shutter;
8 - электропривод заслонки;8 - electric shutter;
9 - двигатель электропривода заслонки;9 - electric motor of the shutter;
10 - редуктор электропривода заслонки;10 - a reducer of an electric drive of a shutter;
11 - блок управления электроприводом;11 - electric drive control unit;
12 - узел регулирования давления (УРД);12 - pressure control unit (URD);
13 - программно-технический комплекс (ПТК) настройки САРД;13 - software and hardware complex (PTK) settings SARD;
14 - блок хранения паспортных данных;14 - block storage of passport data;
15 - блок хранения экспериментальных данных;15 - block storage of experimental data;
16 - блок выделения переходных процессов;16 - block selection of transients;
17 - блок хранения данных переходных процессов;17 - block storage of transient data;
18 - блок сравнения;18 is a comparison block;
19 - блок обработки данных.19 is a data processing unit.
На фиг. 1 показана технологическая схема процесса регулирования давления в магистральном трубопроводе для перекачивания нефтепродуктов. Система автоматического регулирования давления 1 (САРД), настройка параметров которой осуществляется в соответствии с заявленным изобретением, предназначена для поддержания давления на входе магистральной насосной станции 2 (МНС) не менее установленного значения и давления на выходе нефтеперекачивающей станции 3 (НПС) не более установленного значения, а также для снижения нагрузки на электродвигатели магистральных насосных агрегатов 4 (МНА) при пусках.In FIG. 1 shows a flow chart of a process for regulating pressure in a main pipeline for pumping petroleum products. The automatic pressure control system 1 (SARD), the settings of which are carried out in accordance with the claimed invention, is designed to maintain a pressure at the inlet of a main pumping station 2 (MHC) of at least a set value and an outlet pressure of an oil pumping station 3 (LPS) of no more than a set value , as well as to reduce the load on the electric motors of the main pumping units 4 (MNA) during starts.
В состав САРД 1 входят программируемый логический контроллер 5 (ПЛК), преобразователь частоты 6 (ПЧ) и электропривод 8 заслонки, который состоит из двигателя 9, редуктора 10, блока управления электроприводом 11 и датчика положения заслонки (не показан). Регулирование осуществляется с помощью поворотной заслонки 7, установленной в узле регулирования давления 12 (УРД) на выходе МНС 2. Электропривод 8 с частотным регулированием осуществляет управление поворотом заслонки 7. САРД 1 имеет возможность подавать управляющий сигнал на преобразователь частоты 6, который осуществляет управление электроприводом 8 заслонки путем изменения частоты вращения электропривода 8 для регулирования степени закрытия заслонки 7, которая определяет значение давления перекачиваемой среды в трубопроводе. Электропривод 8 оснащен блоком управления 11 и датчиком положения заслонки, линейно преобразующим положение заслонки 0-100% степени закрытия в выходной токовый сигнал 4-20 мА.The composition of the
В каждом цикле регулирования САРД текущее значение параметра регулирования в технических единицах сравнивается с уставкой, заданной, также, в технических единицах. В результате формируется сигнал ошибки. Ошибки разных контуров приводятся к одинаковому формату нормирующим звеном. Коэффициенты П-регулятора определяют скорость и направление перемещения заслонки 7 в зависимости от величины и знака сигнала ошибки. Коэффициенты Д-регулятора корректируют значение сигнала ошибки в зависимости от скорости изменения параметров регулирования САРД. При отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления вместо интегрального звена в «классическом» ПИД-регуляторе включается импульсное воздействие на регулирующую заслонку 7. Данный режим позволяет снизить влияние инерционности системы и уменьшить чувствительность регулятора к небольшим волнам давления. Интервал между циклами регулирования устанавливается в настройках САРД.In each SARD regulation cycle, the current value of the regulation parameter in engineering units is compared with the setpoint also set in engineering units. As a result, an error signal is generated. Errors of different circuits are reduced to the same format by the normalizing link. The coefficients of the P-controller determine the speed and direction of movement of the
Формирователь выходного сигнала в ПЛК 5 преобразовывает текущее значение ошибки в пропорциональный ему выходной токовый сигнал 4-20 мА. Далее этот сигнал поступает на ПЧ 6, который формирует напряжение питания ≈380 В, f = ±(fmin…fmax)Гц для электропривода 8 заслонки. Знак частоты питающего напряжения определяет направление вращения двигателя 9 и заслонки 7.The output driver in
Заявленное устройство настройки САРД содержит программно-технический комплекс 13 (ПТК) настройки САРД, имеющий средства для подключения к САРД 1, который определяет значения параметров настройки САРД и проверяет соответствие настройки САРД установленным требованиям нормативно-технической документации (НТД) эксплуатации трубопровода. САРД 1 и ПТК 13 имеют средства для измерения степени закрытия заслонки 7 и величин давления перекачиваемой среды в трубопроводе до и после заслонки 7. Указанные требования эксплуатации трубопровода включают следующее:The claimed SARD configuration device contains a software and hardware complex 13 (PTK) of the SARD configuration, which has means for connecting to the
- точность поддержания усредненного значения давления относительно уставки регулирования во время установившегося режима работы трубопровода должна быть не менее ±0,02 МПа;- the accuracy of maintaining the average pressure value relative to the control set point during the steady state operation of the pipeline should be at least ± 0.02 MPa;
- параметры настройки и технические характеристики оборудования САРД МНС 2 в случае остановки одного МНА 4 на последующей по потоку перекачиваемой среды НПС 3 или пуска одного МНА 4 на предыдущей по потоку перекачиваемой среды НПС 3 должны обеспечивать отклонение давления от заданной величины уставки на выходе НПС 3 на величину, не превышающую 4% от допустимого рабочего давления на выходе НПС 3.- the settings and technical characteristics of the
Параметры настройки САРД включают в себя коэффициенты пропорционально-дифференциального регулятора (ПД-регулятора): коэффициенты пропорционального звена регулятора (П-регулятора) и коэффициенты дифференциального звена регулятора (Д-регулятора). Коэффициенты П-регулятора определяют скорость и направление перемещения заслонки в зависимости от величины и знака сигнала ошибки. Сигнал ошибки представляет собой разность текущих параметров регулирования САРД и уставки. Коэффициенты Д-регулятора корректируют значение сигнала ошибки в зависимости от скорости изменения параметров регулирования САРД.SARD settings include the coefficients of the proportional differential controller (PD-regulator): the coefficients of the proportional link of the regulator (P-regulator) and the coefficients of the differential link of the regulator (D-regulator). The coefficients of the P-controller determine the speed and direction of movement of the valve depending on the magnitude and sign of the error signal. The error signal is the difference between the current SARD control parameters and the settings. The coefficients of the D-controller adjust the value of the error signal depending on the rate of change of the SARD control parameters.
Кроме того, параметры настройки САРД включают параметры, учитывающие несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления при изменении степени закрытия заслонки, возможность импульсного воздействия на заслонку 7 при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления, и параметры, обеспечивающие защиту технологического оборудования при достижении определенных значений давления перекачиваемой среды в трубопроводе.In addition, the SARD settings include parameters that take into account the asymmetry of regulation of the shutter closure, non-linearity of pressure changes when changing the shutter closure degree, the possibility of impulse action on the
На фиг. 2 показана блок-схема процесса настройки САРД. ПТК 13 содержит блок хранения паспортных данных 14 трубопроводной системы, блок хранения экспериментальных данных 15, блок выделения переходных процессов 16 в трубопроводе, блок хранения данных переходных процессов 17, блок сравнения 18 и блок обработки данных 19.In FIG. 2 shows a flowchart of the SARD configuration process.
Блок хранения паспортных данных 14 трубопроводной системы записывает паспортные данные трубопроводной системы, соответствующие установленным требованиям эксплуатации трубопровода. Указанные паспортные данные трубопроводной системы включают следующие параметры:The passport
- минимальное рабочее давление на входе НПС 3;- minimum working pressure at the inlet of the NPS 3;
- допустимое рабочее давление на выходе НПС 3;- allowable working pressure at the outlet of the pump 3;
- максимальное допустимое давление в коллекторе;- maximum permissible pressure in the manifold;
- максимальный допустимый перепад давления на заслонке 7;- maximum allowable pressure drop across the
- время движения заслонки 7 между крайними положениями с максимальной возможной скоростью;- the movement time of the
- длительность цикла регулирования САРД.- the duration of the SARD regulation cycle.
Блок хранения экспериментальных данных 15 записывает измеренные данные о степени закрытия заслонки, величинах давления перекачиваемой среды в трубопроводе до и после заслонки 7, и данные об изменении давления от начала наблюдений до установления постоянного давления в трубопроводе до и после заслонки 7.The experimental
Блок выделения переходных процессов 16 в трубопроводе предназначен для определения участков переходных процессов изменения давления перекачиваемой среды в трубопроводе.The
Блок хранения данных переходных процессов 17 записывает измеренные данные участков переходных процессов.The transient
Блок сравнения 18 предназначен для получения данных из блока хранения данных переходных процессов 16 и блока хранения паспортных данных 14 трубопроводной системы и сравнения измеренных данных участков переходных процессов в трубопроводе для начальных параметров настройки САРД с установленными требованиями эксплуатации трубопровода. В случае несоответствия экспериментальных данных установленным требованиям эксплуатации трубопровода в блоке сравнения формируется решение о необходимости проведения повторного цикла настройки САРД.The
Блок обработки данных 19 получает данные из блока хранения паспортных данных 14 трубопроводной системы, блока хранения экспериментальных данных 15 и блока хранения данных переходных процессов 17, получает начальные параметры настройки САРД, обрабатывает полученные данные и формирует рекомендуемые параметры настройки САРД.The
ПЛК 5 САРД и ПТК 13 настройки САРД имеют средства для получения рекомендуемых параметров настройки САРД и запуска повторного цикла настройки САРД для нахождения параметров настройки САРД, при которых будут соблюдаться установленные требования эксплуатации трубопровода.
Особенностью заявленного изобретения является использование в настраиваемой САРД 1 инкрементного ПД-регулятора в совокупности с дополнительными параметрами, учитывающими несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления, возможность импульсного воздействия на заслонку 7 и обеспечение защиты технологического оборудования. Главным недостатком «классического» пропорционально-дифференциального-интегрального регулятора (ПИД-регулятора) является то, что алгоритм регулирования может обеспечить оптимальное качество регулирования только при одном режиме работы трубопровода или узком диапазоне режимов транспортирования перекачиваемой среды. При существенном изменении режимов транспортировки в трубопроводе (производительности, вязкости перекачиваемой среды), как правило, необходима перенастройка такого ПИД-регулятора. В то же время, реакция САРД 1 должна изменяться в соответствии с имеющимися на данный момент характеристиками нефтепровода и текущими параметрами настройки САРД, что позволяет минимизировать перерегулирование и сократить время переходного процесса.A feature of the claimed invention is the use in an
Преимуществом заявленного способа настройки САРД является возможность работы в широком диапазоне режимов работы магистрального нефтепровода без «ручной» перенастройки параметров регулирования. В общем виде алгоритм регулирования давления в трубопроводе не отличается от традиционно используемого в ПИД-регуляторе:The advantage of the claimed method for setting up the SARD is the ability to work in a wide range of operating modes of the main oil pipeline without "manual" reconfiguration of the regulation parameters. In general terms, the algorithm for regulating the pressure in the pipeline does not differ from that traditionally used in the PID controller:
- в каждом цикле регулирования текущее значение параметра регулирования сравнивается с уставкой по входному и выходному давлению. В результате формируется сигнал ошибки;- in each control cycle, the current value of the control parameter is compared with the setpoint for input and output pressure. As a result, an error signal is generated;
- величина сигнала ошибки пропорционально определяет скорость движения заслонки, а знак сигнала ошибки - направление движения (П-регулирование). Величина сигнала ошибки корректируется в зависимости от скорости изменения регулируемого параметра (Д-регулирование).- the magnitude of the error signal proportionally determines the speed of the damper, and the sign of the error signal determines the direction of movement (P-regulation). The value of the error signal is adjusted depending on the rate of change of the adjustable parameter (D-regulation).
Отличием процесса настройки САРД, применяемого в заявленном изобретении, от настройки «классического» ПИД-регулятора является то, что после расчета воздействия по коэффициентам П- и Д-регулирования (классическим способом) ПД-регулятор постоянно ограничивают внешними факторами по следующим критериям:The difference between the SARD tuning process used in the claimed invention and the tuning of the “classical” PID controller is that after calculating the effect by the P and D regulation coefficients (in the classical way), the PD controller is constantly limited by external factors according to the following criteria:
а) несимметричность регулирования: закрытие и открытие регулирующей заслонки 7 ведется по разным наборам пропорционально-дифференциальных (ТТД) коэффициентов, кроме того, зоны нечувствительности регуляторов также несимметричны;a) the asymmetry of regulation: the closing and opening of the
б) компенсация нелинейности: в зависимости от перепада давления на регулирующей заслонке 7 производится динамическое изменение коэффициентов ПД-регулятора;b) compensation for non-linearity: depending on the differential pressure on the
в) импульсный механизм воздействия на регулирующую заслонку 7: при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления вместо интегрального звена в «классическом» ПИД-регуляторе включается импульсное воздействие на регулирующую заслонку 7. Данный режим позволяет снизить влияние инерционности системы и уменьшить чувствительность регулятора к небольшим волнам давления;c) the pulse mechanism of action on the control damper 7: if there is no change in pressure to eliminate the static mismatch between the set point and the current pressure value, instead of the integral link in the "classic" PID controller, the pulse action on the
г) использование раздельных инкрементных ПД-регуляторов с доминированием процесса закрытия заслонки до и после регулятора для обеспечения одновременного регулирования давлений в трубопроводе. Наличие двух регуляторов позволяет осуществить плавный переход регулирования с одного давления на другое в случае необходимости;d) the use of separate incremental PD-regulators with the dominance of the process of closing the damper before and after the regulator to ensure simultaneous regulation of pressure in the pipeline. The presence of two regulators allows for a smooth transition of regulation from one pressure to another if necessary;
д) закрытие регулятором исполнительных механизмов с максимальной скоростью при достижении определенных величин регулируемых давлений для реализации функций защиты оборудования, если это не приводит к иным опасным последствиям, таким как превышение максимального давления в коллекторе, перепад давления на заслонке, достижение крайних положений электропривода 8 заслонки.e) closing the actuators with the regulator at maximum speed when certain controlled pressures are reached to implement the protection functions of the equipment, if this does not lead to other dangerous consequences, such as exceeding the maximum pressure in the manifold, pressure drop across the damper, reaching extreme positions of the actuator 8 of the damper.
Несимметричность регулирования закрытия заслонки обеспечивается учетом ряда параметров настройки САРД:The asymmetry of regulation of the shutter closure is provided by taking into account a number of SARD settings:
1) при необходимости закрытия (открытия) заслонки, т.е. при положительной (отрицательной) ошибке регулирования, используется зона закрытия (открытия) по входу - коэффициент регулятора давления на входе МНС 2, обратное значение коэффициента пропорциональности регулятора. Чем больше зона закрытия (открытия), тем большая ошибка регулирования требуется для достижения максимальной скорости заслонки. Раздельные зоны открытия/закрытия используются для того, чтобы заслонка быстро закрывалась, но медленно открывалась. Это снижает риск автоколебаний регулятора и позволяет, с одной стороны, быстро предотвращать падение давления на входе МНС 2, с другой - плавно выходить на уставку сверху (т.е. понижать давление до уставки). Поэтому зона открытия регулятора всегда больше зоны закрытия.1) if necessary, close (open) the shutter, i.e. with a positive (negative) control error, a closing (opening) zone at the input is used - coefficient of the pressure regulator at the input of
2) для предотвращения постоянного «подрегулирования» заслонки при приближении давления на входе МНС 2 к уставке сверху (снизу) используется зона нечувствительности над (под) уставкой по входу, которая задает интервал давления на входе МНС 2, в котором не работает ПД-регулирование регулятора давления по входу МНС 2. Обычно эта уставка равна нулю или очень мала, чтобы регулятор поддерживал давление не ниже уставки.2) to prevent constant “adjustment” of the damper when the pressure at the inlet of the
3) для уменьшения вероятности повреждения запорной арматуры и концевых выключателей используется зона ограничения скорости при открытии (закрытии) заслонки менее (более) указанного процента закрытия, скорость движения заслонки принудительно ограничивается указанным значением.3) to reduce the likelihood of damage to valves and limit switches, a speed limit zone is used when opening (closing) the shutter less than (more) the specified percentage of closure, the speed of the shutter is forcibly limited to the specified value.
Компенсация нелинейности изменения давления при изменении степени закрытия заслонки обеспечивается следующими параметрами настройки САРД:Compensation of the nonlinearity of pressure changes when changing the degree of shutter closure is provided by the following SARD settings:
1) для вычисления коэффициента демпфирования по проценту закрытия заслонки используются максимальное и минимальное положение для коэффициента скорости движения заслонки. В автоматическом режиме по давлению используется максимально закрытая заслонка. Коэффициент максимальной скорости открытия заслонки ограничивает максимальную скорость открытия заслонки в автоматических режимах по давлению.1) to calculate the damping coefficient by the percentage of shutter closure, the maximum and minimum positions for the shutter speed coefficient are used. In automatic pressure mode, a maximally closed damper is used. The coefficient of the maximum speed of opening the damper limits the maximum speed of opening the damper in automatic pressure modes.
2) при наличии информации о числе работающих МНА 4 используются коэффициенты зон для МНА - коэффициенты демпфирования для разного количества работающих МНА 4. Чем больше коэффициент, тем медленнее реакция регулятора на отклонение давления от уставки. При отсутствии информации применяется коэффициент 1.0.2) if there is information about the number of
3) зона интегрирования по входу задает минимальную ошибку регулирования, ниже которой отключается импульсное управление заслонкой, т.к. отключается интегральное звено регулятора.3) the input integration zone sets the minimum control error, below which the pulse control of the damper is disabled, because the integral link of the regulator is disconnected.
4) при вычислениях регулирующего воздействия производится коррекция по датчику положения коэффициентом демпфирования по проценту закрытия заслонки. Значение предварительно рассчитанного задания скорости движения заслонки умножается на коэффициент демпфирования по положению.4) when calculating the regulatory effect, the position sensor is corrected by the damping coefficient based on the percentage of shutter closure. The value of the pre-calculated setting of the shutter speed is multiplied by the position damping coefficient.
5) при превышении максимального давления в коллекторе МНС 2 производится коррекция по давлению в коллекторе - разрешается снижение задания скорости движения заслонок.5) when the maximum pressure in the manifold of the
6) зона регулирования положения - коэффициент ПД-регулятора положения заслонки. Это обратное значение коэффициента пропорциональности регулятора, чем больше зона регулирования, тем большая ошибка регулирования требуется для достижения максимальной скорости заслонки.6) the position control zone is the coefficient of the PD-regulator of the position of the damper. This is the inverse value of the proportionality coefficient of the controller, the larger the control zone, the greater the control error is required to achieve maximum shutter speed.
7) для предотвращения постоянного «подрегулирования» заслонки при приближении к уставке используется «мертвая зона» положения, которая задает интервал положения заслонки, в котором не работает П-регулирование положения.7) to prevent constant “adjustment” of the damper when approaching the setpoint, a “dead zone” of position is used, which sets the interval of the position of the damper in which P-position control does not work.
8) для уменьшения зоны дросселирования с целью повышения быстродействия регулятора используется минимальное положение заслонки при регулировании - минимальный процент закрытия заслонки при регулировании давления.8) to reduce the throttle zone in order to increase the speed of the regulator, the minimum damper position during regulation is used - the minimum percentage of damper closure during pressure regulation.
9) для предотвращения полного закрытия регулирующей заслонки 8 используется максимальное положение заслонки при регулировании - максимальный процент закрытия заслонки при регулировании давления.9) to prevent the complete closure of the control damper 8, the maximum position of the damper during regulation is used - the maximum percentage of closure of the damper during pressure control.
10) для уменьшения вероятности повреждения запорной арматуры и концевых выключателей используется зона ограничения скорости при открытии (закрытии), в которой при открытии (закрытия) заслонки менее (более) определенного процента открытия (закрытия) скорость движения заслонки принудительно ограничивается.10) to reduce the likelihood of damage to valves and limit switches, a speed limit zone is used when opening (closing), in which when the valve is opened (closed) less than (more) a certain percentage of opening (closing), the speed of the valve is forcibly limited.
Возможность импульсного воздействия на заслонку при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления обеспечивается учетом следующих параметров:The possibility of impulse action on the damper in the absence of a pressure change to eliminate the static mismatch between the set point and the current pressure value is provided by taking into account the following parameters:
1) импульс интегрирования по давлению - величина задания скорости движения заслонки при работе интегрального звена регулятора. При наличии статической ошибки (рассогласования) и отсутствии изменения давления на выходе регулятора периодически вырабатываются импульсы фиксированной длительности и амплитуды. Это позволяет точнее держать заданную уставку по давлению, устранив влияние инерционности системы на процесс регулирования.1) pressure integration impulse - the value of setting the speed of the damper during operation of the integral part of the regulator. In the presence of a static error (mismatch) and the absence of a change in pressure at the output of the regulator, pulses of a fixed duration and amplitude are periodically generated. This allows you to more accurately keep the preset pressure setting, eliminating the influence of the inertia of the system on the regulation process.
2) длительность импульса интегрирования по давлению - длительность выходного воздействия при работе интегрального звена регулятора.2) the duration of the pressure integration pulse is the duration of the output action during the operation of the integral part of the regulator.
3) для формирования импульсного воздействия на заслонку в зоне нечувствительности основного ПД-регулятора входного давления используется коэффициент интегрирования по входу. Чем больше коэффициент, тем быстрее накапливается ошибка и чаще следуют импульсы.3) for the formation of a pulse effect on the damper in the dead zone of the main PD-regulator of the input pressure, an input integration coefficient is used. The larger the coefficient, the faster the error accumulates and the pulses often follow.
Использование раздельных инкрементных ПД-регуляторов с доминированием процесса закрытия заслонки до и после регулятора для обеспечения одновременного регулирования давлений в трубопроводе обеспечивается защитной уставкой входного давления - минимальным давлением при регулировании по входу. При давлении на входе МНС 2 ниже данной уставки регулятор давления отключается от управления заслонкой, на которую подается сигнал максимальной скорости закрытия. Исключения - превышение максимального давления в коллекторе, максимального перепада и неисправность одного из датчиков давления. Данный параметр применяется для возможности «мягкой» настройки регулятора давления, направленной на отсутствие перерегулирования и автоколебаний в обычном режиме работы. При этом защитная уставка позволяет уменьшить вероятность снижения давления ниже предельного минимума, если основной регулятор этого сделать не смог. Значение данной уставки следует выбирать в диапазоне между рабочей и предельной минимальной уставками входного давления.The use of separate incremental PD controllers with the dominance of the shutter closure process before and after the regulator to ensure simultaneous regulation of pressure in the pipeline is ensured by a protective input pressure setting - the minimum pressure during inlet control. At a pressure at the input of
Параметры, обеспечивающие защиту технологического оборудования при достижении определенных значений давления перекачиваемой среды в трубопроводе:Parameters ensuring the protection of technological equipment when certain pressure values of the pumped medium in the pipeline are reached:
1) давление в коллекторе для ограничения скорости заслонки.1) manifold pressure to limit the shutter speed.
2) ограничение максимальной скорости заслонки при приближении к концевым выключателям. При достижении определенного давления в коллекторе МНС скорости движения заслонки во всех режимах управления с контроллера ограничиваются значением «Ограничение скорости заслонки при высоком давлении коллектора, заданным в «%» от максимальной скорости». Ограничение действует только на закрытие заслонки. Если требуемая скорость ниже указанного параметра, ограничение скорости не производится.2) limiting the maximum speed of the damper when approaching the limit switches. When a certain pressure is reached in the manifold of the MHF, the shutter speed in all control modes from the controller is limited to the value "Limit shutter speed at high collector pressure, set in"% of the maximum speed ". The restriction applies only to closing the damper. If the required speed is lower than the specified parameter, the speed limit is not performed.
Заявленное устройство настройки САРД, реализующее заявленный способ настройки САРД, работает следующим образом.The claimed device settings SARD, implements the claimed method of setting SARD, works as follows.
На первом этапе - этапе сбора данных, в блок хранения паспортных данных 14 магистрального трубопровода для перекачивания нефтепродуктов вводят данные о минимальном рабочем давлении на входе НПС 3, допустимом рабочем давлении на выходе НПС 3, максимальном допустимом давлении в коллекторе, максимальном допустимом перепаде давления на заслонке 8, времени движения заслонки 8 между крайними положениями с максимальной возможной скоростью и длительностью цикла регулирования САРД.At the first stage - the data collection stage, data are entered into the passport
Затем выбирают начальные параметры настройки САРД, включающие в себя коэффициенты инкрементного пропорционально-дифференциального регулятора (ПД-регулятора), а также параметры, учитывающие несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления при изменении степени закрытия заслонки, возможность импульсного воздействия на заслонку при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления, и параметры, обеспечивающие защиту технологического оборудования при достижении определенных значений давления перекачиваемой среды в трубопроводе.Then, the initial SARD settings are selected, which include the coefficients of the incremental proportional-differential controller (PD-regulator), as well as parameters that take into account the asymmetry of the regulation of shutter closure, the nonlinearity of pressure change when changing the degree of shutter closure, the possibility of a pulse action on the shutter in the absence of a change in pressure to eliminate the static mismatch between the set point and the current pressure value, and the parameters providing technological protection equipment upon reaching certain pressure values of the pumped medium in the pipeline.
После этого подключают ПТК 13 настройки САРД к системе автоматического регулирования давления 1 перекачиваемой среды в трубопроводе. ПТК 13 имеет каналы измерения, которые электрически подключаются (параллельно) к тем же датчикам, по которым производит измерение САРД 1.After that connect the
Во время работы САРД 1 (процесса регулирования) с помощью программного обеспечения «LGraph2» ПТК 13 измеряет физические величины (те же что и САРД): степень закрытия заслонки, величины давления перекачиваемой среды в трубопроводе до и после заслонки 8 и изменение давления от начала наблюдений до установления постоянного давления в трубопроводе до и после заслонки 8. Набирается объем данных, который называется «эксперимент». Затем происходит запись и архивация измеренных физических величин в блоке хранения экспериментальных данных 15.During operation of the SARD 1 (control process) using the LGraph2 software, the
Крайне важно выделить переходные процессы изменения давления перекачиваемой среды в трубопроводе. Участки переходных процессов выделяют с помощью визуального анализа изменения значений физических величин в блоке выделения переходных процессов 16, измеряют значения изменения давления на таких участках, и сохраняют измеренные данные участков переходных процессов как «участок» в блоке хранения данных переходных процессов 17. Чем больше переходных процессов будет собрано, тем объективнее будет результат анализа и расчетов.It is extremely important to highlight the transient changes in the pressure of the pumped medium in the pipeline. Transient areas are identified by visual analysis of changes in physical quantities in the
На втором этапе - этапе обработки данных, загружают в блок сравнения данных 18 «участки» данных (переходные процессы в магистральном трубопроводе для перекачивания нефтепродуктов) и данные из блока хранения паспортных данных 14 трубопроводной системы. Затем с помощью программного обеспечения «SARD» в среде MATLAB сравнивают измеренные данные участков переходных процессов в трубопроводе для начальных параметров настройки САРД с установленными требованиями НТД эксплуатации трубопровода.At the second stage, the data processing stage, 18 “sections” of data (transients in the main pipeline for pumping oil products) and data from the passport
Если для всех выбранных переходных процессов критерии регулирования удовлетворяют требованиям НТД, то САРД 1 считается настроенной.If for all selected transients the regulatory criteria satisfy the requirements of the technical documentation, then
Если экспериментальные данные о переходных процессах не соответствуют требованиям НТД, принимают решение о необходимости проведения повторного цикла настройки САРД.If the experimental data on transients do not meet the requirements of the technical documentation, they decide on the need for a second cycle of tuning the SARD.
Передают в блок обработки данных 19 данные из блока хранения паспортных данных 14 трубопроводной системы, блока хранения экспериментальных данных 15 и блока хранения данных переходных процессов 17, начальные параметры настройки САРД.The data from the passport
Программное обеспечение «SARD» производит расчет и отображение значений рекомендуемых настроек параметров пропорционального, дифференциального и интегрального звена САРД, а также рекомендуемых параметров, учитывающих несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления при изменении степени закрытия заслонки, возможность импульсного воздействия на заслонку при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления, и параметры, обеспечивающие защиту технологического оборудования при достижении определенных значений давления перекачиваемой среды в магистральном трубопроводе для перекачивания нефтепродуктов.SARD software calculates and displays the values of the recommended settings for the proportional, differential and integral components of the SARD, as well as the recommended parameters that take into account the asymmetry of regulation of the shutter closure, non-linearity of pressure change when changing the degree of shutter closure, the possibility of a pulse action on the shutter in the absence of pressure change to eliminate the static mismatch between the set point and the current pressure value, and parameters, providing protecting the technological equipment when certain pressure values of the pumped medium are reached in the main pipeline for pumping oil products.
На третьем этапе - этапе проверки данных рекомендованные значения параметров настроек вводятся в ПЛК 5 САРД и ПТК 13 настройки САРД. Запускают повторный цикл настройки САРД. Цикл настройки САРД включает в себя следующие операции: скачкообразное изменение уставок САРД по входному и выходному давлению; останов и пуск МНА 4 на предыдущей и следующей по потоку перекачиваемой жидкости НПС 3; оценку графиков переходных процессов в трубопроводе. Повторяют этапы 1 и 2 до тех пор, пока не будут найдены параметры настройки, при которых процесс регулирования САРД будет удовлетворять требованиям НТД эксплуатации магистрального трубопровода для перекачивания нефтепродуктов.At the third stage - the stage of data verification, the recommended values of the settings are entered into the
В результате обеспечивается возможность автоматизации процесса настройки САРД, и, кроме того, повышается точность и скорость регулирования давления перекачиваемой среды в магистральном трубопроводе для перекачивания нефтепродуктов.As a result, it is possible to automate the SARD setting process, and in addition, the accuracy and speed of regulating the pressure of the pumped medium in the main pipeline for pumping oil products are increased.
Claims (2)
- программно-технический комплекс (ПТК) настройки САРД для определения значений параметров настройки САРД и проверки соответствия настройки САРД установленным требованиям эксплуатации трубопровода,
- при этом ПТК содержит средства для подключения к САРД, содержащей программируемый логический контроллер (ПЛК), преобразователь частоты (ПЧ) и электропривод заслонки, состоящий из двигателя, редуктора и блока управления электроприводом, выполненный с возможностью регулирования степени закрытия заслонки, при этом САРД выполнена с возможностью подачи управляющего сигнала на электропривод заслонки для регулирования степени ее закрытия, определяющей значение давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе,
- при этом САРД и ПТК имеют средства для измерения степени закрытия заслонки и величин давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки,
- при этом ПТК выполнен с возможностью настройки коэффициентов инкрементного пропорционально-дифференциального регулятора (ПД-регулятора), а также параметров, учитывающих несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления при изменении степени закрытия заслонки, импульсное воздействие на заслонку при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления,
- причем ПТК содержит:
- блок хранения паспортных данных магистрального трубопровода, выполненный с возможностью записи паспортных данных магистрального трубопровода, соответствующих установленным требованиям его эксплуатации,
- блок хранения экспериментальных данных, выполненный с возможностью записи измеренных данных о степени закрытия заслонки, величинах давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки и данных об изменении давления от начала наблюдений до установления постоянного давления в магистральном трубопроводе до и после заслонки,
- блок выделения переходных процессов в магистральном трубопроводе, определяющий участки переходных процессов изменения давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе,
- блок хранения данных переходных процессов, выполненный с возможностью записи измеренных данных участков переходных процессов,
- блок сравнения, выполненный с возможностью получения данных из блока хранения данных переходных процессов и блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, сравнения измеренных данных участков переходных процессов в магистральном трубопроводе для начальных параметров настройки САРД с установленными требованиями эксплуатации магистрального трубопровода и принятия решения о необходимости проведения повторного цикла настройки САРД в случае несоответствия экспериментальных данных установленным требованиям эксплуатации магистрального трубопровода,
- блок обработки данных, выполненный с возможностью получения данных из блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, блока хранения экспериментальных данных и блока хранения данных переходных процессов, получения начальных параметров настройки САРД, обработки полученных данных и формирования рекомендуемых параметров настройки САРД,
- при этом ПЛК САРД и ПТК настройки САРД содержит средства для получения рекомендуемых параметров настройки САРД и запуска повторного цикла настройки САРД для нахождения параметров настройки САРД, при которых соблюдаются установленные требования эксплуатации трубопровода.1. A device for tuning the automatic pressure control system (SARD) in the main pipeline for pumping petroleum products, containing:
- the software and hardware complex (PTC) of the SARD settings for determining the values of the SARD settings and verifying the compliance of the SARD settings with the established requirements for operating the pipeline
- while PTC contains means for connecting to the SARD, containing a programmable logic controller (PLC), a frequency converter (IF) and a damper electric drive, consisting of a motor, gearbox and electric drive control unit, configured to control the degree of shutter closure, while the SARD is made with the possibility of applying a control signal to the electric damper to control the degree of its closure, which determines the pressure value of the pumped oil products in the main pipeline,
- while SARD and PTK have the means to measure the degree of closure of the valve and the pressure values of the pumped oil products in the main pipeline before and after the valve,
- in this case, the PTC is configured to adjust the coefficients of the incremental proportional-differential controller (PD-regulator), as well as parameters that take into account the asymmetry of regulation of the shutter closure, the non-linearity of the pressure change when changing the degree of shutter closure, the pulse action on the shutter in the absence of a change in pressure to eliminate static the mismatch between the set point and the current pressure value,
- wherein the PTC contains:
- a storage unit for passport data of the main pipeline, configured to record passport data of the main pipeline that meets the established requirements for its operation,
- an experimental data storage unit, configured to record measured data on the degree of shutter closure, pressure values of the pumped oil products in the main pipeline before and after the shutter, and data on pressure changes from the start of observations to establishing a constant pressure in the main pipeline before and after the shutter,
- block allocation of transients in the main pipeline, which determines the areas of transient changes in the pressure of the pumped oil products in the main pipeline,
- a transient data storage unit, configured to record the measured data of the transient sections,
- a comparison unit, configured to receive data from a transient storage unit and a passport data storage unit, comparing the measured data of transient sections in the main pipeline for the initial settings of the SARD with the established requirements for the operation of the main pipeline and deciding whether to re-run SARD tuning cycle in case the experimental data do not meet established operational requirements ation of the main pipeline,
- a data processing unit configured to receive data from a storage pipe passport data storage unit, experimental data storage unit and transient data storage unit, obtain initial SARD settings, process the received data and generate recommended SARD settings,
- at the same time, the SARD PLC and the SARD configuration PTK contains means for obtaining the recommended SARD settings and starting a repeated SARD settings cycle to find the SARD settings that meet the established requirements for the operation of the pipeline.
- вводят в блок хранения паспортных данных магистрального трубопровода паспортные данные магистрального трубопровода, соответствующие установленным требованиям его эксплуатации,
- выбирают начальные параметры настройки САРД, включающие в себя коэффициенты инкрементного пропорционально-дифференциального регулятора, а также параметры, учитывающие несимметричность регулирования закрытия заслонки, нелинейность изменения давления при изменении степени закрытия заслонки, импульсное воздействие на заслонку при отсутствии изменения давления для устранения статического рассогласования между уставкой и текущим значением давления,
- подключают программно-технический комплекс (ПТК) настройки САРД к САРД,
- измеряют степень закрытия заслонки, величины давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки во время работы САРД, затем измеренные степень закрытия заслонки, величины давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе до и после заслонки и данные об изменении давления от начала наблюдений до установления постоянного давления в магистральном трубопроводе до и после заслонки записывают в блок хранения экспериментальных данных, после этого определяют участки переходных процессов изменения давления перекачиваемых нефтепродуктов в магистральном трубопроводе и измеряют значения изменения давления на таких участках в блоке выделения переходных процессов в трубопроводе, и записывают измеренные данные участков переходных процессов в блок хранения данных переходных процессов,
- проводят этап обработки данных, на котором:
- передают в блок сравнения данных данные из блока хранения данных переходных процессов и блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, сравнивают измеренные данные участков переходных процессов в магистральном трубопроводе для начальных параметров настройки САРД с установленными требованиями его эксплуатации, после чего принимают решение о необходимости проведения повторного цикла настройки САРД в случае несоответствия экспериментальных данных установленным требованиям эксплуатации магистрального трубопровода,
- передают в блок обработки данных данные из блока хранения паспортных данных магистрального трубопровода, блока хранения экспериментальных данных и блока хранения данных переходных процессов, начальные параметры настройки САРД, обрабатывают полученные данные и формируют рекомендуемые параметры настройки САРД,
- и проводят этап проверки данных, на котором:
передают рекомендуемые параметры настройки САРД в ПЛК САРД и ПТК настройки САРД и запускают повторный цикл настройки САРД для нахождения параметров настройки САРД, при которых будут соблюдаться установленные требования эксплуатации магистрального трубопровода. 2. The method of tuning the system of automatic pressure control in the main pipeline for pumping petroleum products using the device according to p. 1, characterized by the stage of data collection, in which:
- enter into the storage unit of passport data of the main pipeline the passport data of the main pipeline corresponding to the established requirements for its operation,
- choose the initial settings for the SARD, including the coefficients of the incremental proportional-differential controller, as well as parameters that take into account the asymmetry of regulation of the shutter closure, the non-linearity of the pressure change when the degree of shutter closure is changed, the pulse action on the shutter when there is no change in pressure to eliminate the static mismatch between the setpoint and current pressure value,
- connect the software and hardware complex (PTK) settings SARD to SARD,
- measure the degree of shutter closure, the pressure of the pumped oil products in the main pipeline before and after the shutter during the operation of the SARD, then the measured degree of closure of the shutter, the pressure of the pumped oil products in the main pipeline before and after the shutter and data on the pressure change from the beginning of observations to the establishment of a constant the pressure in the main pipeline before and after the shutter is recorded in the experimental data storage unit, after which the areas of transitional percent ssov change pumped oil pressure in the main conduit and the measured values of pressure changes in such areas in the block allocation transients in the pipeline, and recording the measured data plots of transients in the data storage unit transients
- spend the data processing stage, on which:
- transmit data to the data comparison unit from the transient data storage unit and the passport data passport data storage unit, compare the measured data of the transient sections in the main pipeline for the initial settings of the SARD with the established requirements for its operation, and then decide on the need for a second cycle SARD settings in case of inconsistency of experimental data with the established requirements for the operation of the main pipeline ,
- transmit data to the data processing unit from the storage pipeline passport data storage unit, experimental data storage unit and transient data storage unit, initial SARD settings, process the received data and generate recommended SARD settings,
- and carry out the data verification step, at which:
transfer the recommended SARD settings to the SARD and PTC SARD settings PLCs and start a repeated SARD settings cycle to find the SARD settings to meet the established requirements for the operation of the main pipeline.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014136200/02A RU2578297C1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014136200/02A RU2578297C1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578297C1 true RU2578297C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014136200/02A RU2578297C1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578297C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169382U1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-03-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" | Flow control device |
RU2680532C1 (en) * | 2018-04-17 | 2019-02-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic support of the temperature mode of technological processes with the use of turboexpander aggregate on the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions |
RU2685460C1 (en) * | 2018-04-17 | 2019-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic support of the temperature mode of technological processes of the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions |
RU2692164C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to the main condensate line, using the air cooling apparatus, at the units of low-temperature gas separation in areas of the far north |
RU2697208C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north |
RU2771227C2 (en) * | 2018-06-07 | 2022-04-28 | Максим Валерьевич СУББОТИН | Method for determining position and status of motorized shut-off valves and device for its implementation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0150068A2 (en) * | 1984-01-23 | 1985-07-31 | RHEINHÜTTE vorm. Ludwig Beck GmbH & Co. | Method and apparatus for controlling different operational parameters for pumps and compressors |
DE3704756A1 (en) * | 1987-01-29 | 1988-08-11 | Ewald Hennel | Method for adjusting the capacity of a circulating pump |
SU1751422A1 (en) * | 1989-07-11 | 1992-07-30 | Московский гидромелиоративный институт | Method of control of pump station |
RU2224172C2 (en) * | 1998-07-16 | 2004-02-20 | Эвальд ХЕННЕЛЬ | Method of control of pressure of fluid medium |
-
2014
- 2014-09-05 RU RU2014136200/02A patent/RU2578297C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0150068A2 (en) * | 1984-01-23 | 1985-07-31 | RHEINHÜTTE vorm. Ludwig Beck GmbH & Co. | Method and apparatus for controlling different operational parameters for pumps and compressors |
DE3704756A1 (en) * | 1987-01-29 | 1988-08-11 | Ewald Hennel | Method for adjusting the capacity of a circulating pump |
SU1751422A1 (en) * | 1989-07-11 | 1992-07-30 | Московский гидромелиоративный институт | Method of control of pump station |
RU2224172C2 (en) * | 1998-07-16 | 2004-02-20 | Эвальд ХЕННЕЛЬ | Method of control of pressure of fluid medium |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169382U1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-03-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" | Flow control device |
RU2680532C1 (en) * | 2018-04-17 | 2019-02-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic support of the temperature mode of technological processes with the use of turboexpander aggregate on the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions |
RU2685460C1 (en) * | 2018-04-17 | 2019-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic support of the temperature mode of technological processes of the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions |
RU2771227C2 (en) * | 2018-06-07 | 2022-04-28 | Максим Валерьевич СУББОТИН | Method for determining position and status of motorized shut-off valves and device for its implementation |
RU2692164C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to the main condensate line, using the air cooling apparatus, at the units of low-temperature gas separation in areas of the far north |
RU2697208C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2578297C1 (en) | Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products | |
PL212103B1 (en) | Method of effecting control in an input- and error-actuated control system and control device for actuating and stopping a processing component of an engineering process | |
Aly | Model reference PID control of an electro-hydraulic drive | |
US20090304523A1 (en) | Regulator device and method for operating a regulator device | |
NO20180667A1 (en) | Proportional electrohydraulic servo valve closed loop feedback control of pressure reducing and relieving hydraulic circuit | |
WO2007040425A1 (en) | Method for an object control system self-adjustment and a device for carrying out said method | |
AU2012216693A1 (en) | Setting the value of an operational parameter of a well | |
RU2643884C1 (en) | Method of automatic control of technological processes of gas and gas condensate wells | |
US20160378101A1 (en) | Methods, apparatuses and systems for controlling a valve based on a combination of a characteristic curve for the valve and a proportional, integral and derivative signal valve | |
CN103336437B (en) | Based on the integrating plant control method that Predictive function control is optimized | |
DE102010013568A1 (en) | Decoupling of the controlled variables in a fluid delivery system with dead time | |
CN111650829B (en) | Embedded PID module parameter adjusting method, system and device based on artificial intelligence | |
Ferreira et al. | Anti wind-up techniques applied to real tank level system performed by PI controllers | |
Sagdatullin | Multidimensional fuzzy control system development of oil transportation and treatment technological processes based on the input/output parameters model in the precise terms set form | |
CN106894778A (en) | A kind of kill-job operation choke valve automatic control system and its method based on feedback regulation | |
RU2495392C2 (en) | Method for setting pressure in controlled volume, and unit for its implementation | |
US5046928A (en) | Long term compressor control apparatus | |
Zubkov et al. | Method for Controlling Tracking Actuator | |
Mehta et al. | Simulation, design and practical implementation of IMC tuned digital PID controller for liquid level control system | |
GB2538567A (en) | Method and system for controlling output of nuclear power plants | |
FI20205130A1 (en) | Drive system, trajectory planning unit and method | |
RU169382U1 (en) | Flow control device | |
Shiming et al. | Robust non-fragile PID controller design for the stroke regulation of metering pumps | |
EP3992528B1 (en) | A method of controlling a supply of feed water into a boiler | |
KR100786010B1 (en) | Dynamometer control system with P.I.DProportional Integral Derivative control algorithm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180906 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190821 |