气田集输工程井口加热炉系统及自动控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气田集输工程井口加热炉系统，包括开放式的罐体，罐体底部设置有加热装置；罐体内部安装有一级加热盘管和二级加热盘管；所述一级加热盘管两端分别与一级进水管和一级出水管连接，所述二级加热盘管分别与一级出水管和二级出水管连接；其特征在于：所述一级进水管上安装有二级节流阀，一级出水管上安装有三级节流阀；所述二级节流阀之前设置有压力感应器P1、温度感应器T1；二级节流阀和一级盘管之间设置有压力感应器P2、温度感应器T2；二级加热盘管之后设置有压力感应器P3、温度感应器T3以及流量计Q3；所述加热装置为燃气加热装置；该加热装置设置有进气阀。以及该系统的自动控制方法，包括流量控制、压力控制、温度控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气田集输工程井口加热炉系统以及自控控制该加热炉的方法。
技术介绍
天然气加热炉作为油气田一种重要的加热设备，广泛地应用于天然气集输系统中。它工作原理是通过加热炉中的水作为加热介质，加热水中的天然气输送管道，从而使管道中天然气达到一定的温度、压力和流量，防止燃气输送管道内节流降压形成水合物堵塞管道。国内很多气田属高酸性气田，开发中面临剧毒、强腐蚀性等诸多高风险因素，使安全成为关系工程建设成败的决定性条件。目前国内气田所使用的进口加热炉自动控制系统，无法实现酸气定产、稳压以及流量的准确计量，酸气加热效果差，严重时会造成加热炉停炉、关井。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术提供一种，用于智能化自动控制其流量、压力和温度。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为:一种气田集输工程井口加热炉系统，包括开放式的罐体，罐体底部设置有加热装置；罐体内部安装有一级加热盘管和二级加热盘管；所述一级加热盘管两端分别与一级进水管和一级出水管连接，所述二级加热盘管分别与一级出水管和二级出水管连接；其特征在于:所述一级进水管上安装有二级节流阀，一级出水管上安装有三级节流阀；所述二级节流阀之前设置有压力感应器P1、温度感应器Tl ;二级节流阀和一级盘管之间设置有压力感应器P2、温度感应器T2 ;二级加热盘管之后设置有压力感应器P3、温度感应器T3以及流量计Q3 ;所述加热装置为燃气加热装置；该加热装置设置有进气阀。一种用于上述气田集输工程井口加热炉系统的自动控制方法，包括流量控制、压力控制、温度控制。作为一种改进，所述流量控制的步骤为: 步骤1，确定一个流量预设值Qset ； 步骤2，对Q3进行周期性采样； 步骤3，将采样结果带入PID控制公式计算控制量；所述PID控制公式为u(t)=Kp； 步骤4，通过控制量调节二级节流阀开度。作为一种改进更进一步的改进，所述流量控制步骤3中，PID控制公式中比例部分设置有智能控制系数 Kint,即 u (t) =KintKpe (t);当 E (t)彡 5% 时，Kint=0.5;当 E(t)<5%时，Kint= (10/ Qset) (Σ | e (t) | /n) ；E(t)= (Σ | e (t) | /n) /Qset0作为另一种更进一步的改进，所述流量控制步骤3中，PID控制公式中积分量部分设置有智能控制系数 Hint,即 i (t)= Hint(l/Ti) f e (t) dt ;当 E (t)彡 5% 时，Hint=0.5;当 l%<E(t) 5% 时，Hint= (10/ Qset) (Σ | e (t) | /n) =1E(t) ;iE(t) 1% 时，Hint=0.1 ；E(t)= (Σ I e(t) | /n)/Qseto对于传统PID控制来说，P、1、D参数设定值都是静态的固定值，对于单一控制的变化量适用，但是多变量的耦合控制就不行了，而且为了防止控制超调和死区，对PID的参数需要进行动态设定，即PID的调节参数值根据控制设定和实际反馈的差值按比例自动计算。作为另一种改进，所述压力控制的步骤为: 步骤I，确定一个压力预设值Pset ； 步骤2，对P2进行周期性采样； 步骤3，将采样结果带入PID控制公式计算控制量；所述PID控制公式为u (t) =Kp ，其中 E(t)= (Σ | e (t) | /n) /Pset ； 步骤4，通过控制量调节三级节流阀开度。作为上述改进进一步的改进，所述压力控制步骤3中，PID控制公式中比例部分设置有智能控制系数 Kint,即 u (t) =KintKpe (t) ;iE(t)彡 5% 时，Kint=0.5;当 E(t) ^ 5%时，Kint= (10/ Pset) (Σ | e (t) | /n) ；E(t)= (Σ | e(t) | /n)/Pset0作为上述改进另一种进一步的改进，所述压力控制步骤3中，PID控制公式中积分量部分设置有智能控制系数Hint,即i(t)= Hint(l/Ti) I e(t)dt;当E(t)彡5%时，Hint=0.5;当 l%<E(t) < 5% 时，Hint= (10/ Pset) (Σ | e (t) | /n) =1E (t);当E(t)彡 1% 时，Hint=0.1 ;E(t)= (Σ | e (t) | /n)/Pset0 对于传统 PID 控制来说，P、1、D参数设定值都是静态的固定值，对于单一控制的变化量适用，但是多变量的耦合控制就不行了，而且为了防止控制超调和死区，对PID的参数需要进行动态设定，即PID的调节参数值根据控制设定和实际反馈的差值按比例自动计算。作为另一种改进，所述温度控制的步骤为: 步骤1，确定二级盘管的出口温度预设值tsetl、二级盘管的进口温度预设值tset2、水浴温度预设值tset3 ; 步骤2，对Tl、T2、T3进行周期性采样； 步骤3，将采样结果带入PID控制公式计算控制量；所述PID控制公式为u(t) =Kp；当 E (t) ^ 5% 时，Kint=0.5;当E(t) < 5% 时，Kint= (10/ Tset) (Σ | e (t) | /n);当 E(t) ^ 5% 时，Hint=0.5;当1% 彡 E(t)彡 5% 时，Hint= (10/ Tset) (Σ | e (t) | /n)=10E(t);当 E(t)彡 1% 时，Hint=0.1 ；E(t)= (Σ | e(t) | /n)/Tset; Tset=tsetl, tset2, tset3o步骤4，首先将二级盘管的出口温度和二级盘管的出口温度预设值形成的PID输出值，与二级盘管的进口温度和二级盘管的进口温度预设值形成的PID输出值进行比较，选择两者中较大的值，再与水浴温度和水浴温度预设值形成PID输出值比较，选择两者中较小的值； 步骤5，利用步骤4得到的PID值控制进气阀的开度。本专利技术的有益之处在于:由于智能控制系统采用PID智能模糊控制，解决了多变量相互干扰的技术问题，真正实现了多变量的解耦控制。流量、压力、温度在进行人为调整设定或者由于工艺环境变化参数波动后，都能在短时间内实现动态平衡。使得系统流量、压力、温度动态变化平缓，运行稳定。【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图。图2为普通PID控制与可变比例系数效果对比图。图3为普通PID控制与可变积分系数效果对比图。图中标记:1罐体、2加热装置、3 —级盘管、4 二级盘管、5 —级进水管、6 —级出水管、7 二级出水管、8 二级节流阀、9三级节流阀、10压力感应器Pl、ll温度感应器Tl、12压力感应器P2、13温度感应器T2、14压力感应器P3、15温度感应器T3、16流量计Q3、17进气阀。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。PID控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。这个理论本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气田集输工程井口加热炉系统，包括开放式的罐体，罐体底部设置有加热装置；罐体内部安装有一级加热盘管和二级加热盘管；所述一级加热盘管两端分别与一级进水管和一级出水管连接，所述二级加热盘管分别与一级出水管和二级出水管连接；其特征在于：所述一级进水管上安装有二级节流阀，一级出水管上安装有三级节流阀；所述二级节流阀之前设置有压力感应器P1、温度感应器T1；二级节流阀和一级盘管之间设置有压力感应器P2、温度感应器T2；二级加热盘管之后设置有压力感应器P3、温度感应器T3以及流量计Q3；所述加热装置为燃气加热装置；该加热装置设置有进气阀。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟盛，刘勇，
申请(专利权)人：四川省安普瑞自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51