RU2803993C1

RU2803993C1 - Method for automatically controlling gas drying process on multifunctional absorbers of complex gas treatment plants located in the north of the russian federation

Info

Publication number: RU2803993C1
Application number: RU2023105932A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Кузьмич Арабский; Сергей Иванович Гункин; Андрей Александрович Касьяненко; Этибар Гурбанали оглы Талыбов; Александр Александрович Турбин; Дмитрий Александрович Яхонтов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург"
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2023-09-25

Abstract

FIELD: natural gas industry.

SUBSTANCE: natural gas treatment for long-distance transport, in particular to automatic control of gas drying in multifunctional absorbers (MFA) of complex gas treatment plants (CGTPs). A method for automatically controlling the gas drying process at the MFA of a CGTP includes monitoring and controlling the main parameters of the process using an automated process control system (APCS), which calculates the flowrate G_p of regenerated absorbent, for example DEG, and corrects its value by introducing a correction Δ. The value and the sign of correction Δ is determined by APCS based on comparison of the dew point temperature setpoint of the dried gas T_d.p.s. with its actually measured value T_d.p.a. in real time using a regenerated DEG (RDEG) mass flow correction unit. From the output of the correction block, the corrected signal for setting RDEG supply is transmitted to the SP input of the RDEG flowrate PID regulator. At the same time, the APCS, at the given time increments, measures the concentration value ρ_i of saturated DEG at the outlet of each MFA. The measured values ρ_i for all the MFAs are recorded by the APCS in its database, and the system monitors the dynamics of changes in these values. Having switched from the normal mode of controlling the flow of dried gas through the MFA to the new dried gas flowrate setpoint search mode, the APCS searches for the value at which the concentration of NDEG ρ_i will return to its last assigned mean value. This switching of the operating mode of the MFA is carried out by the APCS using its dry gas flowrate setpoint correction unit. The dry gas flowrate setpoint correction unit in normal mode transmits a control signal to the control valve (CV), which controls the dry gas flow through the MFA, ensuring that production complies with the planned target. If problems are detected in operation of the absorption section of the MFA, the APCS generates a command to search for a new setpoint for the dry gas flowrate for this MFA. At the end of this search, the automated process control system generates messages to the operator about the value of the new setting and the new parameters of normal operation of this MFA. The APCS generates a message to the CGTP operator about the need to change the CGTP operating mode.

EFFECT: invention ensures automatic maintenance of the gas treatment conditions for long-distance transport at gas treatment plants located in the Northern regions of the Russian Federation in compliance with the technological standards and restrictions provided for by its technological regulations, in various modes of its operation.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области подготовки природного газа к дальнему транспорту, в частности, к автоматическому управлению осушкой газа в многофункциональных абсорберах (МФА) установок комплексной подготовки газа (УКПГ), расположенных на Севере РФ.The invention relates to the field of preparing natural gas for long-distance transport, in particular, to the automatic control of gas drying in multifunctional absorbers (MFA) of integrated gas treatment plants (CGTUs) located in the North of the Russian Federation.

Известен способ автоматического управления процессом абсорбционной осушки газа, который обеспечивает автоматическое поддержание заданных параметров технологических процессов на УКПГ [см., стр. 413-416, Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов. М., "Недра", 1983 г., 424 с. ].There is a known method for automatically controlling the process of absorption gas drying, which ensures automatic maintenance of the specified parameters of technological processes at the gas treatment plant [see, pp. 413-416, Isakovich R.Ya., Loginov V.I., Popadko V.E. Automation of production processes in the oil and gas industry. Textbook for universities. M., "Nedra", 1983, 424 p. ].

Недостатком указанного способа является то, что подача осушителя - абсорбента (на Севере РФ в качестве абсорбента используют диэтиленгликоль - ДЭГ) в абсорбер осуществляется только с учетом расхода и влагосодержания осушенного газа, но не контролируется концентрация насыщенного абсорбента, отводимого из абсорбера.The disadvantage of this method is that the supply of a desiccant - absorbent (in the North of the Russian Federation, diethylene glycol - DEG is used as an absorbent) into the absorber is carried out only taking into account the flow rate and moisture content of the dried gas, but the concentration of the saturated absorbent removed from the absorber is not controlled.

Указанные факторы в совокупности приводят к не оптимальному расходу абсорбента, подаваемого в абсорбер, и к повышенной, безвозвратной потере этого ценного продукта. Так же повышены затраты энергии на регенерацию абсорбента и снижается качество подготовки газа к дальнему транспорту, т.е. в целом снижается эффективность процесса осушки газа на УКПГ.These factors together lead to suboptimal consumption of the absorbent supplied to the absorber and to an increased, irreversible loss of this valuable product. Energy costs for absorbent regeneration are also increased and the quality of gas preparation for long-distance transport is reduced, i.e. in general, the efficiency of the gas drying process at the gas treatment plant decreases.

Известен способ автоматизации блока абсорбции, который обеспечивает автоматическое поддержание заданных параметров технологического процесса осушки газа на УКПГ [см., стр. 352-354, Андреев Е.Б. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа. - М., "Недра-Бизнесцентр", 2008. - 399 с. ]There is a known method for automating an absorption unit, which ensures automatic maintenance of the specified parameters of the gas drying process at a gas treatment plant [see, pp. 352-354, Andreev E.B. and others. Automation of technological processes of oil and gas production and preparation. - M., "Nedra-Business Center", 2008. - 399 p. ]

Недостатками указанного способа является то, что подача абсорбента в абсорбер осуществляется только с учетом расхода и влагосодержания осушенного газа, но не контролируется концентрация насыщенного абсорбента, отводимого из абсорбера.The disadvantages of this method are that the supply of absorbent to the absorber is carried out only taking into account the flow rate and moisture content of the dried gas, but the concentration of the saturated absorbent removed from the absorber is not controlled.

Наиболее близким, по технической сущности, к заявляемому изобретению является способ автоматического управления процессом осушки газа на УКПГ в условиях Севера РФ [см. Патент РФ №2712665]. Способ предусматривает контроль и управление основными параметрами технологического процесса средствами автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).The closest, in technical essence, to the claimed invention is a method for automatically controlling the gas drying process at a gas treatment facility in the conditions of the North of the Russian Federation [see. RF Patent No. 2712665]. The method involves monitoring and managing the main parameters of the technological process using an automated process control system (APCS).

Существенными недостатками указанного способа является то, что он никак не учитывает состояние оборудования, используемые для осушки газа на УКПГ. Для реализации этого способа используют блок коррекции, который корректирует рассчитанное значение расхода G_pрегенерированного ДЭГ (РДЭГ), необходимого для осушки текущего расхода добываемого газа путем введения поправки Δ. Значение и знак поправки Δ АСУ ТП определяет исходя из сравнения заданного значения (уставки) температуры точки росы осушенного газа Т_т.р.з. с его фактически измеренным значением Т_т.р.ф. в реальном масштабе времени..A significant disadvantage of this method is that it does not take into account the condition of the equipment used for gas drying at the gas treatment plant. To implement this method, a correction unit is used, which corrects the calculated value of the flow rate G _p of the regenerated DEG (RDEG), necessary for drying the current flow rate of the produced gas by introducing a correction Δ. The value and sign of the correction Δ are determined by the process control system based on a comparison of the specified value (set point) of the dew point temperature of the dried gas T _t.r.z. with its actually measured value T _t.r.f. in real time..

Основной аппарат технологии осушки на УКПГ, эксплуатируемых на Севере РФ является МФА, состоящий из сепарационной, массообменной и фильтрующей секций [см. стр. 11, Ланчаков Г.А., Кульков А.Н., Зиберт Г.К. Технологические процессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования. - М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2000. - 279 с: ил.]. В сепарационной секции МФА осуществляется предварительная сепарация газа, в массообменной секции - абсорбция влаги, которая имеется в газе, а в фильтрующей секции - окончательная очистка газа.The main device for drying technology at gas treatment plants operating in the North of the Russian Federation is the MFA, consisting of separation, mass transfer and filter sections [see. p. 11, Lanchakov G.A., Kulkov A.N., Siebert G.K. Technological processes for preparing natural gas and methods for calculating equipment. - M.: Nedra - Business Center LLC, 2000. - 279 p.: ill.]. In the MFA separation section, preliminary gas separation is carried out, in the mass transfer section, moisture absorption in the gas is carried out, and in the filter section, final gas purification is carried out.

Эффективность функционирования МФА во многом зависит от состояния его сепарационной секции. Очевидно, чем меньше будет просачиваться вода из сепарационной секции в массообменную, тем меньше будет использован ДЭГ для осушки газа.The operating efficiency of the MFA largely depends on the condition of its separation section. Obviously, the less water leaks from the separation section into the mass transfer section, the less DEG will be used for gas drying.

Упрошенная структурная схема цеха осушки газа (ЦОГ) УКПГ нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ) Севера РФ представлена на фиг. 1.A simplified block diagram of the gas dehydration shop (GDS) of the gas treatment facility of oil and gas condensate fields (OGCF) in the North of the Russian Federation is shown in Fig. 1.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения:In fig. 1 the following notations are used:

1 - коллектор сырого газа (КСГ);1 - raw gas collector (SGC);

2_i - i-ый входной кран, где i=1, …, n, n - количество параллельно работающих технологических линии;2 _i - i-th input valve, where i=1, ..., n, n - number of parallel operating technological lines;

3_i - i-ый МФА;3 _i - i-th MFA;

4_i - i-ый клапан регулятор (КР);4 _i - i-th valve regulator (KR);

5_i - i-ый линии подачи РДЭГ;5 _i - i-th RDEG supply line;

6_i- i-ый линии отвода насыщенного ДЭГ (НДЭГ);6 _i - i-th withdrawal line of saturated DEG (NDEG);

7_i - i-ый линии отвода водного раствора ингибитора (ВРИ);7 _i - i-th line of withdrawal of an aqueous inhibitor solution (IRI);

8 - коллектора осушенного газа (КОГ);8 - dried gas collector (DGC);

9 - магистральный газопровод (МГП).9 - main gas pipeline (MGP).

В состав ЦОГ входят параллельные работающие технологические линии, которые построены на базе однотипных МФА, входы, которые объединены через КСГ 1, а выходы - через КОГ 8, например, на Ямбургском НГКМ используют 9 параллельно работающие МФА.The COG includes parallel operating technological lines, which are built on the basis of the same type of MFA, inputs that are combined through KOG 1, and outputs through KOG 8, for example, at the Yamburg oil and gas condensate field they use 9 parallel operating MFAs.

Добытой газ из КСГ 1 через входной кран 2 поступает в МФА 3, из него осушаемый газ через КР 4 поступает в КОГ 8, далее в магистральный газопровод (МГП) 9.The extracted gas from the CSG 1 through the inlet valve 2 enters the MFA 3, from which the dried gas through the KR 4 enters the KOG 8, then into the main gas pipeline (MGP) 9.

На стадиях стабильной и падающей добычи газа на НГКМ Севера РФ количество поступающей пластовой воды с мехпримесями, поступающими в ЦОГ, со временем увеличивается и этот фактор существенно влияет на эффективность функционирования сепарационной части их МФА, ухудшается качество ее функционирования, причем это для разных МФА происходит по-разному. В результате она не справляется с полной сепарацией поступающего газа в МФА, часть пластовой воды просачивается в ее массообменную часть, что значительно увеличивает нагрузку на нее и приводит к излишнему расходу ДЭГ. В таких случаях АСУ ТП в указанном способе передает управление технологическим процессом оператору УКПГ (переход на ручной режим управления), который вынуждено, используя личный опыт и интуицию, снижает расход осушаемого газа, проходящего по МФА.At the stages of stable and declining gas production at the oil and gas condensate fields of the North of the Russian Federation, the amount of incoming formation water with solid impurities entering the COG increases over time and this factor significantly affects the efficiency of the functioning of the separation part of their MFA, the quality of its functioning deteriorates, and this happens according to different MFAs. -different. As a result, it cannot cope with the complete separation of the incoming gas into the MFA; part of the formation water leaks into its mass transfer part, which significantly increases the load on it and leads to excessive consumption of DEG. In such cases, the automated process control system in the specified method transfers control of the technological process to the gas treatment plant operator (transition to manual control mode), who is forced, using personal experience and intuition, to reduce the flow rate of the dried gas passing through the MFA.

Цель изобретения - повышение качества и эффективности управления технологическим процессом осушки газа на УКПГ, расположенных в районах Севера РФ, в рамках норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом, и снижения роли человеческого фактора при управлении технологическим процессом подготовки газа к дальнему транспорту.The purpose of the invention is to improve the quality and efficiency of managing the technological process of gas drying at gas processing plants located in the Northern regions of the Russian Federation, within the framework of the norms and restrictions provided for by its technological regulations, and to reduce the role of the human factor in managing the technological process of preparing gas for long-distance transport.

Техническим результатом, достигаемом от реализации изобретения, является автоматическое поддержание режима подготовки газа к дальнему транспорту на УКПГ, расположенных в районах Севера РФ, с соблюдением технологических норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом, на различных режимах ее работы.The technical result achieved from the implementation of the invention is the automatic maintenance of the gas preparation regime for long-distance transport at gas treatment plants located in the Northern regions of the Russian Federation, in compliance with the technological standards and restrictions provided for by its technological regulations, in various modes of its operation.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического управления процессом осушки газа на МФА УКПГ, расположенных на Севере РФ, включающий контроль и управление основными параметрами технологического процесса средствами АСУ ТП, которая рассчитывает значение расхода G_p РДЭГ, необходимого для осушки текущего расхода добываемого газа и корректирует его значение путем введения поправки Δ. Значение и знак поправки Δ АСУ ТП определяет исходя из сравнения заданного значения уставки температуры точки росы осушенного газа Т_т.р.з. с его фактически измеренным значением Т_т.р.ф. в реальном масштабе времени, используя для этого блок коррекции массового расхода РДЭГ, с выхода которого скорректированный сигнал задания подачи РДЭГ поступает на вход SP ПИД-регулятора расхода РДЭГ, который управляет его подачей в МФА.The specified problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of automatically controlling the gas drying process at the MFA of the gas treatment plant located in the North of the Russian Federation, including monitoring and control of the main parameters of the technological process by means of an automated process control system, which calculates the value of the flow rate G _p RDEG required for drying the current flow of produced gas and adjusts its value by introducing a correction Δ. The value and sign of the correction Δ are determined by the process control system based on a comparison of the set value of the dew point temperature of the dried gas T _t.r.z. with its actually measured value T _t.r.f. in real time, using for this purpose an RDEG mass flow correction block, from the output of which the corrected RDEG supply task signal is sent to the SP input of the RDEG flow PID controller, which controls its supply to the MFA.

Одновременно АСУ ТП с заданной дискретностью по времени производит измерение значения концентрации ρ_i НДЭГ на выходе каждого МФА, где i - его порядковый номер. Измеренные значения ρ_i для всех МФА АСУ ТП фиксирует в своей базе данных (БД) и следит за динамикой изменения этих значений. И как только динамика изменения ρ_i одного из МФА станет отличаться от динамики ρ_i других МФА, и ее значение окажется ниже предельно-допустимого, т.е. станет удовлетворять неравенству АСУ ТП переключает штатный режим управления потоком осушенного газа через этот МФА на режим поиска для него новой уставки расхода осушенного газа. В этом неравенстве - среднее значение концентрации НДЭГ, направляемого из i-го МФА на регенерацию. Его величину обслуживающий персонал задает при запуске установки в эксплуатацию и периодически уточняет на основе характеристик i-го МФА и результатов регулярно проводимых лабораторных исследований добываемой продукции.At the same time, the automated process control system with a given time discreteness measures the concentration value ρ _i of NDEG at the output of each MFA, where i is its serial number. The automated process control system records the measured values of ρ _i for all MFAs in its database (DB) and monitors the dynamics of changes in these values. And as soon as the dynamics of change ρ _i of one of the MFAs begins to differ from the dynamics of ρ _i of other MFAs, and its value is below the maximum permissible, i.e. will satisfy the inequality The automated process control system switches the normal mode of controlling the flow of dried gas through this MFA to the mode of searching for a new set point for the flow of dried gas. In this inequality - average value of NDEG concentration sent from the i-th MFA for regeneration. Its value is set by the maintenance personnel when the installation is put into operation and periodically updated based on the characteristics of the i-th MFA and the results of regularly conducted laboratory studies of the extracted products.

Переключив штатный режим управления потоком осушенного газа через МФА на режим поиска для него новой уставки расхода осушаемого газа, АСУ ТП ищет такое его значение, при котором концентрации НДЭГ ρ_i вернется к его последнему назначенному среднему значению Having switched the normal mode of controlling the flow of dried gas through the MFA to the mode of searching for a new set point for the flow of dry gas, the automated process control system searches for its value at which the concentration of NDEG ρ _i returns to its last assigned average value

Это переключение режима работы МФА АСУ ТП осуществляет, используя его блок коррекции уставки расхода осушенного газа.This switching of the operating mode of the MFA of the automated process control system is carried out using its unit for correcting the dry gas flow rate setting.

Блок коррекции уставки расхода осушенного газа в штатном режиме работы МФА транслирует сигнал управления на КР, управляющий расходом осушенного газа через МФА, обеспечивая соответствие добычи плановому заданию. Этот сигнал поступает на вход I₁ блока коррекции уставки расхода осушенного газа через МФА с ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа при работе в штатном режиме.The unit for correcting the dry gas flow rate set point in the normal operating mode of the MFA transmits a control signal to the control unit, which controls the flow of dried gas through the MFA, ensuring that production complies with the planned target. This signal is supplied to input I ₁ of the block for correcting the dry gas flow rate through the MFA from the PID controller for maintaining the specified dry gas flow rate when operating in normal mode.

В случае снижения качества работы абсорбционной секции МФА, т.е. когда АСУ ТП подает команду на поиск новой уставки расхода осушенного газа для этого МФА. По этой команде блок коррекции уставки расхода осушенного переключается на трансляцию сигнала управления, поступающего на его вход I₂ с ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушаемого газа, на вход задания SP которого поступает сигнал уставки среднего значения а на вход обратной связи PV поступает сигнал фактической концентрации ρ_i. Обрабатывая эти сигналы ПИД-регулятор поиска уставки расхода осушенного газа снижает расход осушенного газа через МФА до тех пор, пока фактическая концентрация НДЭГ, отправляемого с него на регенерацию, не сравняется с уставкой Как только такой расход осушенного газа будет найден, АСУ ТП фиксирует его значение в свой БД как новую уставку расхода осушенного газа через МФА. Зафиксировав эту уставку АСУ ТП сразу подает команду блоку коррекции уставки расхода осушенного газа на переход этого МФА на штатный режим управления потоком осушенного газа с новым, найденным значением уставки, которая теперь поступает на вход задания SP ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушенного газа. Так же АСУ ТП, синхронно с указанными переключениями режима работы МФА, формирует сообщение оператору о выявлении проблемы в узле сепарации i-го МФА и начале поиска значения новой уставки потока осушенного газа через i-ый МФА. По окончании этого поиска АСУ ТП формирует сообщения оператору о значении новой уставки и новых параметрах штатной работы этого МФА.In the event of a decrease in the quality of operation of the absorption section of the MFA, i.e. When The process control system sends a command to search for a new dry gas flow rate setting for this MFA. With this command, the block for correcting the dry gas flow set point switches to broadcasting the control signal arriving at its input I ₂ from the PID regulator for searching the dry gas flow set point, the input of which receives the average value set point signal SP. and the feedback input PV receives a signal of the actual concentration ρ _i . By processing these signals, the PID regulator for searching the dry gas flow rate setting reduces the dry gas flow rate through the MFA until the actual concentration of NDEG sent from it for regeneration is equal to the set point As soon as such a flow rate of dried gas is found, the process control system records its value in its database as a new set point for the flow rate of dried gas through the MFA. Having fixed this setpoint, the automated process control system immediately sends a command to the block for correcting the setpoint of the dry gas flow rate to switch this MFA to the normal mode of controlling the flow of dried gas with a new, found set value, which now enters the input of the SP PID controller task for maintaining the specified flow rate of dried gas. Also, the automated process control system, synchronously with the specified switching of the MFA operating mode, generates a message to the operator about identifying a problem in the separation unit of the i-th MFA and starting to search for the value of a new set point for the flow of dried gas through the i-th MFA. At the end of this search, the automated process control system generates messages to the operator about the value of the new setting and the new parameters of the normal operation of this MFA.

АСУ ТП формирует сообщение оператору УКПГ о необходимости изменения режима работы УКПГ если в результате перехода на управление расходом осушенного газа через МФА с помощью ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушаемого газа не удастся найти расход, при котором концентрация НДЭГ на выходе МФА примет значение, соответствующее уставке, введенной в БД АСУ ТП при ее последнем уточнении или введенной при запуске УКПГ в работу обслуживающим персоналом, если ее коррекции не было.The automated process control system generates a message to the CGTU operator about the need to change the CGTU operating mode if, as a result of switching to controlling the flow of dried gas through the MFA using the PID regulator for searching the set point for the flow rate of the drying gas, it is not possible to find a flow rate at which the concentration of NDEG at the output of the MFA will take the value corresponding to the set point , entered into the APCS database when it was last updated or entered when the gas treatment plant was put into operation by maintenance personnel, if it was not corrected.

Принципиальная технологическая МФА схема представлена на фиг. 2, а структурная схема автоматического управления МФА показана на фиг. 3. На фиг. 4 схематически показана картина динамики изменения концентрации НДЭГ в МФА с моментами переключения управления абсорбера на автоматический поиск новых параметров его функционирования в случае выхода его на недопустимый режим работы.The basic technological MFA diagram is shown in Fig. 2, and the block diagram of automatic control of the MFA is shown in Fig. 3. In FIG. Figure 4 schematically shows a picture of the dynamics of changes in the concentration of NDEG in the MFA with the moments when the absorber control switches to an automatic search for new parameters of its operation if it reaches an unacceptable operating mode.

На фиг. 2 использованы следующие обозначения:In fig. 2 the following notations are used:

10 - входная линия сырого газа;10 - raw gas input line;

11 - датчик температуры сырого газа;11 - raw gas temperature sensor;

12 - датчик давления сырого газа;12 - raw gas pressure sensor;

13-МФА;13-MFA;

14 - фильтрующая секция МФА;14 - MFA filter section;

15 - абсорбционная секция МФА;15 - MFA absorption section;

16 - датчик температуры осушенного газа;16 - dry gas temperature sensor;

17 - датчик давления осушенного газа;17 - dry gas pressure sensor;

18 - сепарационная секция МФА;18 - MFA separation section;

19 - датчик расхода осушенного газа;19 - dry gas flow sensor;

20 - датчик массового расхода РДЭГ;20 - mass flow sensor RDEG;

21 - датчик температуры точки росы осушенного газа;21 - dew point temperature sensor of dried gas;

22 - КР расхода РДЭГ;22 - RDEG flow rate control;

23 - многопараметрический датчик для измерения концентрации и расхода НДЭГ;23 - multi-parameter sensor for measuring the concentration and consumption of NDEG;

24 - АСУ ТП УКПГ;24 - automated process control system for gas treatment facility;

25 - КР расхода осушенного газа;25 - KR flow rate of dried gas;

26 - линия выхода осушенного газа.26 - dry gas outlet line.

27 - линия подачи РДЭГ;27 - RDEG supply line;

28 - линия отвода НДЭГ на регенерацию;28 - NDEG withdrawal line for regeneration;

29 - ВРИ;29 - VRI;

На фиг. 3 использованы следующие обозначения:In fig. 3 the following notations are used:

30 - сигнал фактического расхода РДЭГ (поступает с датчика 20 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 43);30 - signal of actual consumption of RDEG (arrived from sensor 20 to the feedback input PV of PID controller 43);

31 - сигнал рассчитанного значения массового расхода РДЭГ, необходимого для осушки газа (поступает на вход I₁ блока коррекции 41);31 - signal of the calculated value of the mass flow rate of the RDEG required for drying the gas (supplied to input I ₁ of the correction block 41);

32 - сигнал фактической температуры точки росы осушенного газа (поступает с датчика 21 на вход обратной связи PV ПИД-регулятор 38);32 - signal of the actual dew point temperature of the dried gas (arrived from sensor 21 to the feedback input PV PID controller 38);

33 - сигнал уставки температуры точки росы Тт.р.з. осушенного газа (поступает из АСУ ТП 24 на вход задания SP ПИД-регулятора 38);33 - dew point temperature setting signal Tt.r.z. dried gas (supplied from the automated process control system 24 to the input of the SP task of the PID controller 38);

34 - сигнал текущего расхода осушенного газа (Q_факт (поступает с датчика 19 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 39);34 - signal of the current flow rate of dried gas (Q _fact (arrived from sensor 19 to the feedback input PV of PID controller 39);

35 - сигнал уставки расхода осушенного газа Q_уст (поступает из АСУ ТП 24 на вход задания SP ПИД-регулятора 39);35 - signal of the dry gas flow rate Q _set (comes from the automated process control system 24 to the input of the SP task of the PID controller 39);

36 - сигнал концентрации НДЭГ (поступает с датчика 23 на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 40);36 - NDEG concentration signal (arrived from sensor 23 to the PV feedback input of PID controller 40);

37 - сигнал уставки среднего значения концентрации НДЭГ (поступает из АСУ ТП 24 на вход задания SP ПИД-регулятора 40);37 - signal for setting the average value of NDEG concentration (comes from the automated process control system 24 to the input of the SP task of the PID controller 40);

38 - ПИД-регулятор поддержания температуры точки росы осушенного газа;38 - PID controller for maintaining the dew point temperature of the dried gas;

39 - ПИД-регулятор поддержания заданного расхода осушаемого газа в МФА 13;39 - PID controller for maintaining a given flow rate of dried gas in MFA 13;

40 - ПИД-регулятор поиска уставки расхода осушаемого газа через МФА 13 в случае ухудшения качества функционирования его узла сепарации;40 - PID controller for searching for the set point for the flow of dry gas through MFA 13 in the event of deterioration in the quality of functioning of its separation unit;

41 - блок коррекции массового расхода РДЭГ;41 - RDEG mass flow correction unit;

42 - блок коррекции уставки расхода осушенного газа в МФА 13;42 - block for correcting the dry gas flow rate in MFA 13;

43 - ПИД-регулятор поддержания расхода РДЭГ;43 - PID controller for maintaining RDEG flow rate;

44 - управляющий сигнал, подаваемый с выхода CV ПИД-регулятора 43 на КР 22 расхода РДЭГ;44 - control signal supplied from the CV output of the PID controller 43 to the RDEG flow rate control unit 22;

45 - управляющий сигнал, подаваемый с выхода блока коррекции уставки расхода осушенного газа 43 на КР 25.45 - control signal supplied from the output of the dry gas flow set point correction unit 43 to KR 25.

ПИД-регуляторы 38, 39, 40, 43, блоки коррекции 41 и 42 реализованы на базе АСУ ТП 24.PID controllers 38, 39, 40, 43, correction blocks 41 and 42 are implemented on the basis of automated process control system 24.

Способ автоматического управления процессом осушки газа на МФА УКПГ, расположенных на Севере РФ, реализуют следующим образом.A method for automatically controlling the gas drying process at MFA CGTUs located in the North of the Russian Federation is implemented as follows.

Из КСГ УКПГ по входной линии 10 добытый газ поступает на вход параллельно работающих технологических ниток УКПГ. Для упрощения понимания сути предлагаемого изобретения рассматриваем одну технологическую нитку.From the CSG of the gas treatment facility via input line 10, the produced gas enters the input of the parallel operating process strings of the treatment facility. To simplify understanding of the essence of the proposed invention, we consider one technological thread.

Добытый газ подают во входную сепарационную секцию 18 МФА 13, где из него выделяется капельная жидкость и механические примеси. Выделившаяся из сырого газа жидкость представляет собой ВРИ, которую из кубовой (нижней) части МФА 13, через линию отвода 29, направляют на регенерацию, либо на утилизацию. Газ из сепарационной части 18 МФА 13 через полуглухую тарелку поступает в его абсорбционную секцию 15. В ней, навстречу потоку добытого газа подают раствор РДЭГ с концентрацией 98-99%. На контактных тарелках происходит барботажный массообмен между встречными потоками осушаемого газа и РДЭГ (влагу удаляют из газа за счет эффекта абсорбции, а ДЭГ при этом насыщается влагой). Количество РДЭГ, подаваемого на осушку, в основном зависит от расхода газа, проходящего через установку, от его влагосодержания и от концентрации РДЭГ.The extracted gas is supplied to the inlet separation section 18 MFA 13, where droplet liquid and mechanical impurities are separated from it. The liquid released from the raw gas is a VRI, which is sent from the bottom (lower) part of the MFA 13, through the outlet line 29, for regeneration or disposal. Gas from the separation part 18 of the MFA 13 through a semi-blind plate enters its absorption section 15. In it, a solution of RDEG with a concentration of 98-99% is supplied opposite the flow of the produced gas. On the contact plates, bubbling mass exchange occurs between the counter flows of the dried gas and the RDEG (moisture is removed from the gas due to the absorption effect, and the DEG is saturated with moisture). The amount of RDEG supplied for drying mainly depends on the gas flow rate passing through the installation, its moisture content and the concentration of RDEG.

НДЭГ собирается на полуглухой тарелке массообменной секции 15 МФА 13 и его через линию отвода 28 направляют на регенерацию. Осушенный газ из массообменной секции 15 поступает в фильтрующую секцию 14 МФА 13, где улавливают уносимый газом раствор ДЭГ. Пылевидные частицы ДЭГ, уносимые газом, коагулируются на фильтр-патронах и стекают по их наружной поверхности на тарелку, с которой ДЭГ по выносному трубопроводу (на фиг. 2 не показан) направляют на полуглухую тарелку МФА 13 и далее в линию сброса 28 НДЭГ с полуглухой тарелки. Уровень НДЭГ на полуглухой тарелке выполняет роль гидрозатвора, препятствующего проходу газа по выносному трубопроводу в фильтрующую часть 14 МФА 13.NDEG is collected on a semi-blind plate of the mass transfer section 15 of the MFA 13 and is sent through the outlet line 28 for regeneration. The dried gas from the mass transfer section 15 enters the filter section 14 of the MFA 13, where the DEG solution carried away by the gas is collected. Dust-like particles of DEG, carried away by the gas, coagulate on the filter cartridges and flow down their outer surface onto a plate, from which the DEG is directed through a remote pipeline (not shown in Fig. 2) to the semi-blind plate MFA 13 and then to the discharge line 28 NDEG with the semi-blind dishes. The NDEG level on the semi-blind plate acts as a water seal, preventing the passage of gas through the remote pipeline into the filter part 14 MFA 13.

Из МФА 13 осушенный до заданного значения точки росы газ подают по выходной линии 26 в коллектор осушенного газа УКПГ. Процесс осушки газа на УКПГ реализуют в рамках заданных границ, предусмотренных ее технологическим регламентом, путем контроля основных параметров технологического процесса с автоматическим вычислением и подачей в реальном масштабе времени необходимого количества РДЭГ в МФА 13.From MFA 13, gas dried to a given dew point value is supplied via output line 26 to the dried gas collector of the gas treatment plant. The gas drying process at the gas treatment facility is implemented within the specified boundaries provided for by its technological regulations, by monitoring the main parameters of the technological process with automatic calculation and real-time supply of the required amount of RDEG to MFA 13.

Для определения количества РДЭГ, которое необходимо подавать для осушки газа в МФА 13, АСУ ТП 24 с заданной дискретностью производит измерение следующих базовых параметров:To determine the amount of RDEG that must be supplied for gas drying in MFA 13, the automated process control system 24 measures the following basic parameters with a given discreteness:

- температура Т_вх и давление р_вх сырого газа на входе МФА 13 (соответственно, датчики 11 и 12);- temperature T _in and pressure p _{in of} raw gas at the inlet of MFA 13 (sensors 11 and 12, respectively);

- концентрация НДЭГ Х_НДЭГ (многопараметрический датчик расхода 23);- concentration of NDEG X _NDEG (multi-parameter flow sensor 23);

- температура Т_вых, давление р_вых, расход Q и фактическая температура точки росы Т_т.р. осушенного газа (соответственно, датчики 16, 17, 19 и 21).- temperature _Tout , pressure _pout , flow Q and actual dew point temperature _Ttr. dried gas (sensors 16, 17, 19 and 21, respectively).

Количество РДЭГ, необходимого для подачи в МФА 13, определяют по формуле [см., стр. 111, Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. - М.: Недра, 1986. - 261 с. ]:The amount of RDEG required for submission to MFA 13 is determined by the formula [see, page 111, Bekirov T.M., Shatalov A.T. Collection and preparation for transportation of natural gases. - M.: Nedra, 1986. - 261 p. ]:

где G_p - рассчитанный необходимый расход РДЭГ, (кг/час);where G _p is the calculated required consumption of RDEG, (kg/hour);

ΔW - удельное количество извлекаемой влаги в результате осушки газа в МФА 4, кг/1000 м³;ΔW is the specific amount of moisture extracted as a result of gas drying in MFA 4, kg/1000 m ³ ;

W_вх, W_вых - влагосодержание поступающего и осушенного газа в МФА 4, соответственно, кг/1000 м³;W _in , W _out - moisture content of incoming and dried gas in MFA 4, respectively, kg/1000 m ³ ;

Х_РДЭГ - концентрация РДЭГ, соответственно, % масс.X _RDEG - concentration of RDEG, respectively, wt.%

Значения W_вх и W_вых определяют из формулы Бюкачека [см. стр. 14, Клюсов, В.А. Технологические расчеты систем абсорбционной осушки газа. Справочное пособие. Издательство: Тюмень: ТюменНИИгипрогаз. 140 страниц; 2002 г. ]:The values of W _in and W _out are determined from the Bukachek formula [see. p. 14, Klyusov, V.A. Technological calculations of absorption gas drying systems. Reference manual. Publisher: Tyumen: TyumenNIIgiprogaz. 140 pages; 2002]:

Значение концентрации Х_НРДЭГ в АСУ ТП 24 поступает с многопараметрического датчика контроля 23 (в качестве датчика 23 можно использовать массовые расходомеры фирм KROHNE из серии OPTIMASS или Micro Motion фирмы Метран).The concentration value X _NRDEG in the process control system 24 comes from the multi-parameter control sensor 23 (mass flow meters from the KROHNE company from the OPTIMASS series or Micro Motion from the Metran company can be used as sensor 23).

Значение концентрации Х_РДЭГ в АСУ ТП 24 поступает из цеха регенерации УКПГ, который поддерживает необходимое значение концентрации РДЭГ и его температуры в пределах заданных границ, предусмотренных технологическим регламентом УКПГ.The value of the concentration X _{of RDEG} in the automated process control system 24 comes from the regeneration workshop of the gas treatment plant, which maintains the required value of the concentration of radeg and its temperature within the specified boundaries provided for by the technological regulations of the gas treatment plant.

При запуске УКПГ в работу АСУ ТП 24 с помощью датчика 23, установленного на линии отвода 28 каждого МФА 13, с заданной дискретностью производит измерение значения концентрации НДЭГ, фиксирует ее значение в своей БД и следит за динамикой изменения этих значений. Так как в ЦОГ используются однотипные МФА, в идеальном случае концентрация НДЭГ, отводимого из каждого МФА через его линию 28 на регенерацию, должна быть одинаковой. В реальности, по различным причинам, например, из-за того, что ремонтно-профилактические работы всех МФА проводится в разное время, какой-то МФА при снижении потребности в газе может быть переведен в резерв и т.д., концентрации НДЭГ, выходящего из разных МФА, могут отличаться друг от друга. Несмотря на это, если на УКПГ технологический процесс протекает в штатном режиме, т.е. ухудшение состояния сепарационной секции МФА не произошло, то динамика изменений концентраций НДЭГ на выходе всех МФА будет практически одинаковой. При этом для i-го МФА вариации значений концентрации НДЭГ ρ_i на его выходе укладываются в коридор где - среднее значение концентрации НДЭГ, задаваемое обслуживающим персоналом при запуске установки в эксплуатацию на основе характеристик МФА и результатов лабораторных исследований добываемой продукции.When the gas treatment plant is put into operation, the automated process control system 24, using sensor 23 installed on the outlet line 28 of each MFA 13, measures the concentration of NDEG with a given discreteness, records its value in its database and monitors the dynamics of changes in these values. Since COX uses the same type of MFA, ideally the concentration of NDEG removed from each MFA through its line 28 for regeneration should be the same. In reality, for various reasons, for example, due to the fact that repair and maintenance work of all MFAs is carried out at different times, some MFA, when gas demand decreases, can be transferred to reserve, etc., the concentration of NDEG released from different MFAs may differ from each other. Despite this, if the technological process at the gas treatment facility proceeds as normal, i.e. deterioration of the condition of the separation section of the MFA has not occurred, then the dynamics of changes in NDEG concentrations at the output of all MFAs will be almost the same. In this case, for the i-th MFA, variations in the values of NDEG concentration ρ _i at its output fall within the corridor Where - the average value of the concentration of NDEG, set by the maintenance personnel when putting the installation into operation based on the characteristics of the MFA and the results of laboratory studies of the extracted products.

Из опыта эксплуатации УКПГ установлено, что если в каком-то i-ом МФА динамика изменения значения концентрации НДЭГ стала отличаться от динамики концентрации НДЭГ на выходе других МФА, и концентрация НДЭГ ρ_i снизилась и вышла за границу пяти процентов от ее заданного среднего значения (см. фиг. 4, область снижения концентрации НДЭГ ниже допустимой границы), то это свидетельствует о том, что произошло ухудшение качества функционирования узла сепарации, и поэтому необходимо снизить производительность указанного i-го МФА, а это значит, что необходимо скорректировать уставку расхода осушенного газа для этого МФА. Учитывая это обстоятельство АСУ ТП реализует данный процесс в реальном масштабе времени нижеописанным образом.From the experience of operating a gas treatment plant, it has been established that if in some i-th MFA the dynamics of changes in the value of NDEG concentration began to differ from the dynamics of the concentration of NDEG at the output of other MFAs, and the concentration of NDEG ρ _i decreased and went beyond the limit of five percent of its specified average value (see Fig. 4, the area where the concentration of NDEG decreases below the permissible limit), this indicates that there has been a deterioration in the quality of functioning of the separation unit, and therefore it is necessary to reduce the productivity of the specified i-th MFA, which means that it is necessary to adjust the flow setting dried gas for this MFA. Considering this circumstance, the automated process control system implements this process in real time in the manner described below.

Поддержание соответствия температуры точки росы осушаемого газа Т_т.р. заданному уставкой Т_т.р.з. значению обеспечивает каскадная схема из двух ПИД-регуляторов 38, 43 и блока коррекции 41 массового расхода РДЭГ.Maintaining compliance with the dew point temperature of the gas being dried T _t.r. specified by the setting T _t.r.z. The value is provided by a cascade circuit of two PID controllers 38, 43 and a correction unit 41 for the mass flow rate RDEG.

Известно, что фактическая температура точки росы осушенного газа всегда на несколько градусов выше, чем теоретическая [см., стр. 111, Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. - М.: Недра, 1986. - 261 с. ]. Блок коррекции 41 позволяет учесть эти несколько градусов, используя поправку Δ, и корректирует расчетное значения G_p массового расхода абсорбента так, чтобы поддерживать фактическое значение точки росы Т_т.р.ф. максимально близким к заданному значению (уставке) Т_т.р.з. температуры точки росы осушенного газа на выходе абсорбера.It is known that the actual dew point temperature of dried gas is always several degrees higher than the theoretical one [see, page 111, Bekirov T.M., Shatalov A.T. Collection and preparation for transportation of natural gases. - M.: Nedra, 1986. - 261 p. ]. The correction block 41 allows you to take these several degrees into account using the correction Δ, and adjusts the calculated value G _p of the mass flow rate of the absorbent so as to maintain the actual value of the dew point T _t.r.f. as close as possible to the specified value (set point) T _t.r.z. dew point temperature of the dried gas at the absorber outlet.

ПИД-регулятор 38 поддержания температуры точки росы осушенного газа отслеживает в реальном масштабе времени отклонение фактического значения температуры точки росы Т_т.р.ф. от ее уставки Т_т.р.з.. Для этого на вход задания SP ПИД-регулятора 38 подают сигнал 33 уставки температуры точки росы Т_т.р.з., которую назначают по СТО Газпром 089-2010. Одновременно, на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора, подают сигнал 32 фактического значения температуры точки росы Т_т.р.ф., регистрируемой датчиком 21. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 38 на своем выходе CV формирует значение поправки Δ, необходимой для корректировки рассчитанного АСУ ТП 24 значения G_p массового расхода РДЭГ по формуле (1).PID controller 38 for maintaining the dew point temperature of the dried gas monitors in real time the deviation of the actual value of the dew point temperature T _t.r.f. from its setting T _t.r.z. . To do this, a signal 33 of the dew point temperature setting T _t.r.z. is supplied to the input of the SP task of the PID controller 38. , which is prescribed according to STO Gazprom 089-2010. At the same time, a signal 32 of the actual value of the dew point temperature T _t.r.f. is supplied to the feedback input PV of the same PID controller. , recorded by sensor 21. Comparing these two signals, the PID controller 38 at its output CV generates the correction value Δ necessary to correct the value G _{p of} the RDEG mass flow calculated by the automated process control system 24 according to formula (1).

С выхода ПИД-регулятора 38 значение поправки поступает на вход I₂ блока коррекции 41 массового расхода РДЭГ. Одновременно на вход I₁ блока коррекции 41 АСУ ТП 24 подает сигнал 31 - значение массового расхода G_p РДЭГ, рассчитанного по формуле (1).From the output of the PID controller 38, the correction value is supplied to input I ₂ of the correction block 41 of the mass flow rate of the RDEG. At the same time, signal 31 is supplied to input I ₁ of the correction block 41 of the automated process control system 24 - the value of the mass flow rate G _p of the RDEG, calculated by formula (1).

Получив эти два сигнала, блок 41 формирует скорректированное значение G_кор. массового расхода РДЭГ, которое является текущим значением задания его подачи в МФА 13. Значение G_кор. блок 41 формирует используя следующие выражения:Having received these two signals, block 41 generates the corrected value of G _cor. mass flow RDEG, which is the current value of the task of its supply to MFA 13. The value of G _cor. block 41 generates using the following expressions:

Для управления подачей РДЭГ в МФА 13 используют ПИД-регулятор 43 поддержания расхода РДЭГ. Для этого на его вход задания SP подают сигнал скорректированного значения расхода РДЭГ - G_кор., поступающий с выхода блока коррекции 41. Одновременно на вход PV обратной связи данного ПИД-регулятора подают сигнал 30 фактического расхода РДЭГ - G_ф, поступающий с датчика 20. Сравнивая эти два сигнала, ПИД-регулятор 43 на своем выходе CV формирует управляющий сигнал 44, который подает на КР 22 расхода РДЭГ. В результате этого обеспечивается автоматическое управление подачей необходимого количества РДЭГ в МФА 13, достаточного для осушки газа до заданной температуры точки росы.To control the supply of RDEG to the MFA 13, a PID controller 43 is used to maintain the RDEG flow rate. To do this, a signal of the corrected value of the RDEG flow rate - G _{cor - is supplied to its input SP.} , coming from the output of the correction unit 41. At the same time, the signal 30 of the actual consumption of the RDEG - G _f , coming from the sensor 20, is supplied to the feedback input PV of this PID controller. Comparing these two signals, the PID controller 43 generates a control signal 44 at its output CV , which supplies RDEG flow rates to the CR 22. As a result, automatic control of the supply of the required amount of RDEG to MFA 13 is ensured, sufficient to dry the gas to a given dew point temperature.

Для поддержания заданного расхода осушенного газа в МФА 13 АСУ ТП 24 использует ПИД-регулятор 39. Для этого АСУ ТП 24 на вход обратной связи PV этого ПИД-регулятора подает сигнал 34 с датчика расхода 19 - значение расхода осушенного газа. Одновременно АСУ ТП 24 на вход задания SP этого же ПИД-регулятора подает сигнал 35 - значение уставки расхода осушенного газа по МФА 13. Ее величину устанавливает в соответствии с суточным планом добычи газа по УКПГ диспетчерская служба нефтегазодобывающего предприятия. Сравнивая эти два сигнала ПИД-регулятор 39 на своем выходе CV формирует управляющий сигнал, который поступает на вход I₁ блока коррекции уставки расхода осушенного газа 42 и далее в неизменной форме транслируется им на КР 25, регулируя поток осушенного газа из МФА 13.To maintain a given flow rate of dried gas in MFA 13, the automated process control system 24 uses a PID controller 39. For this, the automated process control system 24 sends a signal 34 from the flow sensor 19 to the PV feedback input of this PID controller - the value of the dry gas flow rate. At the same time, the automated process control system 24 sends a signal 35 to the SP task input of the same PID controller - the value of the dry gas flow rate setting according to MFA 13. Its value is set in accordance with the daily gas production plan for the gas treatment facility by the dispatch service of the oil and gas producing enterprise. Comparing these two signals, the PID controller 39 generates a control signal at its output CV, which is sent to the input I ₁ of the dry gas flow set point correction unit 42 and is then transmitted in an unchanged form to the KR 25, regulating the flow of dried gas from the MFA 13.

В случае ухудшения качества функционирования узла сепарации МФА 13, о чем свидетельствует выход концентрации НДЭГ ρ_i за пределы коридора АСУ ТП 24 использует ПИД-регулятор 40 для корректировки значения уставки расхода осушенного газа по этому МФА 13. Для этого АСУ ТП 24 на вход обратной связи PV этого ПИД-регулятора подает сигнал 36 -значение фактической концентрации НДЭГ ρ_i, измеряемое датчиком 23. Одновременно АСУ ТП 24 на вход задания SP этого же ПИД-регулятора подает сигнал 37 - значение уставки концентрации НДЭГ на выходе из МФА 13. В результате обработки этих сигналов ПИД-регулятор 40 на своем выходе CV формирует управляющий сигнал, который поступает на вход I₂ блока коррекции уставки расхода осушенного газа 42 и далее в неизменной форме транслируется им на КР 25, регулируя поток осушенного газа из МФА 13.In case of deterioration in the quality of functioning of the MFA 13 separation unit, as evidenced by the departure of the concentration of NDEG ρ _i beyond the corridor The automated process control system 24 uses the PID controller 40 to adjust the set value of the dry gas flow rate according to this MFA 13. For this, the automated process control system 24 sends a signal 36 to the feedback input PV of this PID controller - the value of the actual concentration of NDEG ρ _i , measured by sensor 23. At the same time ACS 24 sends signal 37 to the input of the SP task of the same PID controller - the value of the LDEG concentration setting at the output of the MFA 13. As a result of processing these signals, the PID controller 40 at its output CV generates a control signal, which is sent to the input I ₂ of the dry gas flow set point correction unit 42 and is then transmitted in an unchanged form to the KR 25, regulating the flow of the dried gas gas from MFA 13.

Первоначальное значение уставкиподаваемой на вход задания SP ПИД-регулятора 40 (сигнал 37) для каждого МФА 13, обслуживающий персонал определяет при запуске УКПГ в работу и заносит в БД АСУ ТП 24. Значение этой уставки обслуживающий персонал периодически уточняет на основе результатов лабораторных анализов добываемой продукции и вносит в БД АСУ ТП24.Initial setpoint value supplied to the input of the SP task of the PID controller 40 (signal 37) for each MFA 13, the maintenance personnel determines when the gas treatment plant is launched into operation and enters it into the database of the automated process control system 24. The value of this setting is periodically clarified by the maintenance personnel based on the results of laboratory analyzes of the extracted products and enters in the ACS TP24 database.

Алгоритм функционирования блока коррекции уставки расхода осушенного газа 42 построен так, что он, в зависимости от ситуации, транслирует управляющий сигнал на КР 25, регулирующий расход осушенного газа, либо с выхода ПИД-регулятора 39, который поступает на его вход Il5 либо с выхода ПИД-регулятора 40, который поступает на его вход 12. Если динамика изменений концентрации НДЭГ на выходах всех МФА идентична, блок коррекции уставки расхода осушенного газа 42 транслирует на свой выход без изменения управляющий сигнал с выхода ПИД-регулятора 39, реализуя штатный режим автоматического управления расходом осушенного газа в ЦОГ. В противном случае блок коррекции 42 транслирует без изменения управляющего сигнала на КР 25 с выхода ПИД-регулятора 40.The algorithm for the operation of the block for correcting the set point for the flow of dried gas 42 is constructed in such a way that, depending on the situation, it transmits a control signal to KR 25, which regulates the flow of dried gas, either from the output of the PID controller 39, which is supplied to its input Il5, or from the PID output -regulator 40, which is supplied to its input 12. If the dynamics of changes in the concentration of NDEG at the outputs of all MFAs is identical, the dry gas flow set point correction unit 42 transmits to its output without changing the control signal from the output of the PID controller 39, implementing the normal mode of automatic flow control dried gas into COX. Otherwise, correction block 42 transmits without changing the control signal to KR 25 from the output of PID controller 40.

Для выявления необходимости такого перехода АСУ ТП 24 непрерывно следит за динамикой изменения концентрации НДЭГ ρ_i на выходе всех МФА. Если в какой-то момент на выходе одного из МФА динамика изменения концентрации НДЭГ станет отличаться от динамики изменения концентрации НДЭГ других МФА, она снизится и выйдет за пределы разрешенного коридора допустимых отклонений в 5% от ее установленного среднего значения для этого МФА (см. фиг. 4), то это свидетельствует о том, что ухудшилось качество функционирования его сепарационной части. В этом случае блок коррекции уставки расхода осушенного газа 42 изменяет режим работы МФА 13 путем блокировки управления потоком осушенного газа с помощью ПИД-регулятора 39 и переводит управления его расходом на ПИД-регулятор 40. Одновременно АСУ ТП 24 формирует сообщение об этом оператору УКПГ и блока коррекции уставки расхода осушенного газа 42 начинает снижать расход осушенного газа, выходящего из МФА 13, с помощью КР 25, управляемым уже ПИД-регулятором 40. Этот процесс происходит до тех пор, пока концентрация НДЭГ ρ_i на выходе МФА не примет значение, равное уставке введенной в БД АСУ ТП при запуске УКПГ в работу или ее последним уточненным значением, введенным обслуживающим персоналом в процессе работы.To identify the need for such a transition, automated process control system 24 continuously monitors the dynamics of changes in the concentration of NDEG ρ _i at the output of all MFAs. If at some point at the output of one of the MFAs the dynamics of the change in the concentration of NDEG begins to differ from the dynamics of changes in the concentration of NDEG of other MFAs, it will decrease and go beyond the permitted corridor of permissible deviations of 5% from its established average value for this MFA (see Fig. 4), this indicates that the quality of functioning of its separation part has deteriorated. In this case, the dry gas flow set point correction unit 42 changes the operating mode of the MFA 13 by blocking the control of the flow of dried gas using the PID controller 39 and transfers the control of its flow to the PID controller 40. At the same time, the automated process control system 24 generates a message about this to the operator of the gas treatment plant and the unit correction of the set point for the flow of dried gas 42 begins to reduce the flow rate of dried gas leaving the MFA 13, using KR 25, already controlled by the PID controller 40. This process occurs until the concentration of NDEG ρ _i at the output of the MFA takes a value equal to the set point entered into the APCS database when the gas treatment plant was put into operation or its last updated value entered by the service personnel during operation.

После этого АСУ ТП 24 фиксирует найденное значение расхода осушенного газа в своей БД как новую уставку по его расходу через МФА 13 и подает ее на вход SP ПИД-регулятора 39. Одновременно АСУ ТП 24 подает команду блоку коррекции 42 на блокировку управления потоком осушенного газа с помощью ПИД-регулятора 40 и возвращает управление его расходом на ПИД-регулятор 39, и формирует сообщение оператору о новых параметрах работы МФА 13.After this, the automated process control system 24 records the found value of the dry gas flow rate in its database as a new setpoint for its flow rate through the MFA 13 and sends it to the SP input of the PID controller 39. At the same time, the automated process control system 24 sends a command to the correction block 42 to block the control of the flow of dried gas with using the PID controller 40 and returns control of its flow to the PID controller 39, and generates a message to the operator about the new operating parameters of the MFA 13.

В процессе снижения расхода осушенного газа через данный МФА 13 с помощью ПИД-регулятора 40 АСУ ТП 24 исключает нарушение плана его подачи потребителям путем компенсации этого снижения между другими МФА.In the process of reducing the flow of dried gas through this MFA 13, using the PID controller 40, the automated process control system 24 eliminates the violation of the plan for its supply to consumers by compensating for this reduction between other MFAs.

Если в результате перехода на управление расходом осушенного газа через МФА 13 с помощью ПИД-регулятора 40 не удастся найти расход, при котором концентрация НДЭГ на выходе МФА примет значение, соответствующее уставке, введенной в БД АСУ ТП 24 при ее последнем уточнении или введенной при запуске УКПГ в работу обслуживающим персоналом, то она формирует сообщение оператору о необходимости изменения режима работы УКПГ.If, as a result of the transition to controlling the flow of dried gas through the MFA 13 using the PID controller 40, it is not possible to find a flow rate at which the concentration of NDEG at the output of the MFA will take a value corresponding to the setting entered into the DB of the automated process control system 24 when it was last updated or entered at startup When the gas treatment plant is put into operation by maintenance personnel, it generates a message to the operator about the need to change the operating mode of the gas treatment plant.

Настройку ПИД-регуляторов производят согласно общеизвестным методам, изложенным, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД-регулятор, ресурс http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.Tuning of PID controllers is carried out according to well-known methods, set out, for example, in the “Encyclopedia of Process Control Systems”, section 5.5, PID controller, resource http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.

Способ автоматического управления процессом осушки газа на МФА УКПГ, расположенных на Севере РФ, реализован на Заполярном нефтегазоконденсатном месторождении на УКПГ-1С, УКПГ-2С и УКПГ-3С ООО «Газпром добыча Ямбург» ПАО «Газпром». Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых газоконденсатных месторождениях Севера РФ.A method for automatically controlling the gas dehydration process at MFA UKPG located in the North of the Russian Federation was implemented at the Zapolyarnoye oil and gas condensate field at UKPG-1S, UKPG-2S and UKPG-3S LLC Gazprom dobycha Yamburg PJSC Gazprom. The operating results showed its high efficiency. The claimed invention can be widely used in other existing and newly developed gas condensate fields in the North of the Russian Federation.

Применение данного способа позволяет повысить качество управления технологическим процессом осушки газа на УКПГ, работающей в условиях Севера РФ, в рамках норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом, снизить роль человеческого фактора при управлении технологическим процессом подготовки газа к дальнему транспорту, своевременно выявлять и парировать возникшие нештатные ситуации в процессе подготовки газа к дальнему транспорту. Благодаря этому удается поддерживать заданное качество осушаемого газа при возникновении отклонений в ходе технологического процесса на УКПГ, исключить человеческий фактор при принятии управленческих решений и повысить оперативность в поиске причин возникновения нештатных ситуаций.The use of this method makes it possible to improve the quality of control of the technological process of gas drying at a gas treatment plant operating in the conditions of the North of the Russian Federation, within the framework of the norms and restrictions provided for by its technological regulations, to reduce the role of the human factor in managing the technological process of preparing gas for long-distance transport, to promptly identify and counteract emerging problems. emergency situations in the process of preparing gas for long-distance transport. Thanks to this, it is possible to maintain the specified quality of the dried gas in the event of deviations during the technological process at the gas treatment plant, eliminate the human factor when making management decisions and increase efficiency in finding the causes of emergency situations.

Claims

1. Способ автоматического управления процессом осушки газа на многофункциональных абсорберах - МФА установок комплексной подготовки газа - УКПГ, расположенных на севере РФ, включающий контроль и управление основными параметрами технологического процесса средствами автоматизированной системы управления технологическими процессами - АСУ ТП, которая рассчитывает значение расхода Gp регенерированного абсорбента, например диэтиленгликоля - ДЭГ, необходимого для осушки текущего расхода добываемого газа, и корректирует его значение путем введения поправки Δ, значение и знак которой АСУ ТП определяет исходя из сравнения заданного значения - уставки температуры точки росы осушенного газа Т_т.р.з. с его фактически измеренным значением Т_т.р.ф. в реальном масштабе времени, используя для этого блок коррекции массового расхода регенерированного ДЭГ - РДЭГ, с выхода которого скорректированный сигнал задания подачи РДЭГ поступает на вход SP ПИД-регулятора расхода РДЭГ, который управляет его подачей в МФА, отличающийся тем, что АСУ ТП с заданной дискретностью по времени производит измерение значения концентрации ρ_i насыщенного ДЭГ - НДЭГ на выходе каждого МФА, где i - его порядковый номер, фиксирует ее значение в своей базе данных - БД и следит за динамикой изменения этих значений, и как только динамика изменения ρ_i одного из МФА станет отличаться от динамики ρ_i других МФА, и ее значение станет удовлетворять неравенству где - среднее значение концентрации НДЭГ, задаваемое обслуживающим персоналом при запуске установки в эксплуатацию и уточняемое периодически на основе характеристик i-го МФА и результатов регулярно проводимых лабораторных исследований добываемой продукции, АСУ ТП с помощью блока коррекции уставки расхода осушенного газа в МФА переключает штатный режим управления потоком осушенного газа через этот МФА на режим поиска для него новой уставки расхода осушаемого газа, при котором значение концентрации НДЭГ вернется к его последнему назначенному среднему значению и это переключение режима работы МФА АСУ ТП осуществляет используя i-й блок коррекции уставки расхода осушенного газа для этого МФА, который транслирует сигнал управления на клапан-регулятор - КР, управляющий расходом осушенного газа через i-й МФА, поступающий на вход I₁ блока коррекции уставки расхода осушенного газа через МФА с ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа при его работе в штатном режиме, и по команде АСУ ТП на поиск новой уставки расхода осушенного газа для этого МФА его блок коррекции уставки расхода осушенного переключается на трансляцию сигнала управления, поступающего на его вход I₂ с ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушаемого газа, на вход задания SP которого поступает сигнал уставки среднего значения а на вход обратной связи PV поступает сигнал фактической концентрации ρ_i, и этот ПИД-регулятор снижает расход осушенного газа через МФА до тех пор, пока фактическая концентрация НДЭГ, отправляемого с него на регенерацию, не сравняется с уставкой и как только такой расход осушенного газа будет найден, АСУ ТП фиксирует его значение в свой БД как новую уставку расхода осушенного газа через МФА и одновременно подает команду блоку коррекции уставки расхода осушаемого газа перевести работу этого МФА на штатный режим управления потоком осушенного газа с новым, найденным значением уставки, поступающей на вход задания ПИД-регулятора поддержания заданного расхода осушаемого газа при работе МФА в штатном режиме, так же АСУ ТП, одновременно с указанными переключениями режима работы МФА, формирует сообщения оператору о выявлении проблемы в сепарационной части i-го МФА и начале поиска значения новой уставки потока осушенного газа через i-й МФА, а по окончании этого поиска о значении новой уставки и новых параметрах штатной работы этого МФА.1. A method for automatically controlling the gas drying process on multifunctional absorbers - MFA complex gas treatment plants - CGTUs located in the north of the Russian Federation, including control and management of the main parameters of the technological process by means of an automated process control system - automated process control system, which calculates the flow rate Gp of the regenerated absorbent , for example, diethylene glycol - DEG, necessary for drying the current flow rate of the produced gas, and corrects its value by introducing a correction Δ, the value and sign of which the process control system determines based on a comparison of the given value - the set point temperature of the dew point of the dried gas T _t.r.z. with its actually measured value T _t.r.f. in real time, using for this purpose a block for correcting the mass flow of regenerated DEG - RDEG, from the output of which the corrected signal for setting the supply of RDEG is sent to the SP input of the PID flow controller of the RDEG, which controls its supply to the MFA, characterized in that the automated process control system with a given discretely in time, measures the concentration value ρ _i of saturated DEG - NDEG at the output of each MFA, where i is its serial number, records its value in its database - DB and monitors the dynamics of changes in these values, and as soon as the dynamics of changes ρ _i of one from the MFA will differ from the dynamics ρ _i of other MFAs, and its value will satisfy the inequality Where - the average value of the concentration of NDEG, set by the maintenance personnel when putting the installation into operation and periodically updated based on the characteristics of the i-th MFA and the results of regularly conducted laboratory studies of extracted products; the automated process control system, using a block for correcting the set point for the dry gas flow in the MFA, switches the normal flow control mode dried gas through this MFA to the mode of searching for a new setting for the flow rate of the dried gas, at which the NDEG concentration value will return to its last assigned average value and this switching of the operating mode of the MFA of the automated process control system is carried out using the i-th block for correcting the set point for the flow of dried gas for this MFA, which transmits a control signal to the valve-regulator - KR, which controls the flow of dried gas through the i-th MFA, arriving at the input of the I ₁ block correction of the dry gas flow set point through the MFA from the PID controller to maintain the specified dry gas flow rate during its normal operation, and upon the command of the automated process control system to search for a new dry gas flow set point for this MFA, its dry gas flow set correction block switches to broadcasting a control signal, arriving at its input I ₂ from the PID regulator for searching the drying gas flow rate setting, the input of the SP task input of which receives the average value setting signal and the feedback input PV receives a signal of the actual concentration ρ _i , and this PID controller reduces the flow of dried gas through the MFA until the actual concentration of NDEG sent from it for regeneration is equal to the set point and as soon as such a flow rate of dried gas is found, the automated process control system records its value in its database as a new set point for the flow of dried gas through the MFA and at the same time sends a command to the block for correcting the set point for the flow of dry gas. transfer the operation of this MFA to the normal mode of controlling the flow of dried gas with a new by the found value of the setpoint arriving at the input of the PID controller to maintain a given flow rate of the dried gas when the MFA is operating in normal mode, the process control system, simultaneously with the specified switching of the MFA operating mode, generates messages to the operator about identifying a problem in the separation part of the i-th MFA and the beginning of the search for the value of the new set point for the flow of dried gas through the i-th MFA, and at the end of this search about the value of the new set point and the new parameters of the normal operation of this MFA.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АСУ ТП формирует сообщение оператору УКПГ о необходимости изменения режима работы УКПГ, если в результате перехода на управление расходом осушенного газа через МФА с помощью ПИД-регулятора поиска уставки расхода осушаемого газа не удастся найти расход, при котором концентрация НДЭГ на выходе МФА примет значение, соответствующее уставке, введенной в БД АСУ ТП при ее последнем уточнении или введенной при запуске УКПГ в работу обслуживающим персоналом, если ее уточнений не было.2. The method according to claim 1, characterized in that the automated process control system generates a message to the CGTU operator about the need to change the operating mode of the CGTU if, as a result of switching to controlling the flow of dried gas through the MFA using the PID regulator for searching the set point for the flow of dry gas, it is not possible to find the flow , at which the concentration of NDEG at the output of the MFA will take the value corresponding to the setting entered into the DB of the automated process control system when it was last updated or entered when the gas treatment plant was put into operation by maintenance personnel, if it was not updated.