一种天然气液化系统（１００，１００ａ－１００ｎ）包括氮冷却回路。提供用于通过调整一个或更多操纵变量来控制一个或更多受控变量的控制器（２０８ａ－２０８ｎ，３００）。该一个或更多操纵变量可包括与该天然气液化系统中的该氮冷却回路相关的氮流量。该控制器可通过调整与该氮冷却回路相关的压缩机（１７８）的运行来调整该氮流量；该一个或更多受控变量可包括退出该氮回路的液化天然气的馏出温度和／或退出该氮回路的该液化天然气的热值或发热值。第二控制器（２０６ａ－２０６ｎ）可控制该天然气液化系统的其他方面，例如通过控制该天然气液化系统中的原料气的质量流速。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及控制系统，更具体地涉及一种用于优化具有氮冷却回路的天然 气液化系统(train)的运行的设备和方法。
技术介绍
液化天然气设备典型地将原料气转换为液化天然气(LNG)。例如，液化天然气设备 可包括冷却天然气原料以产生液化天然气的装置。液化天然气所占空间远小于天然气，可 允许更经济的天然气运输。由于各种因素，例如影响设备运行的大量工艺变量，通常难以控 制液化天然气设备。人工操作员可对液化天然气设备的关键运行变量进行周期性调整。但 是，这种人工控制通常是次优的，会导致产量损失和相应的金钱损失。
技术实现思路
本专利技术提供一种优化具有氮冷却回路的天然气液化系统的运行的设备和方法。在第一实施方式中，一种设备包括配置为存储至少一个模型的至少一个存储器。 该至少一个模型与一个或更多操纵变量以及一个或更多受控变量相关。该一个或更多操纵 变量以及该一个或更多受控变量与天然气液化系统相关。该设备也包括配置为确定如何使 用该至少一个模型调整一个或更多操纵变量以控制该一个或更多受控变量的至少一个处 理器。该一个或更多操纵变量中的至少一个以及该一个或更多受控变量中的至少一个与天 然气液化系统中的氮冷却回路相关。在特定实施方式中，该一个或更多操纵变量包括与天然气液化系统中的氮冷却回 路相关的氮流量。在其他特定实施方式中，该至少一个处理器被配置为调整与氮冷却回路相关的压 缩机的运行以调整氮流量。例如，该至少一个处理器可被配置为调整该压缩机的速度和吸 气压力中的至少一个。在另外的其他特定实施方式中，该一个或更多受控变量包括退出氮回路的液化天 然气的馏出温度(rundown temperature)和/或退出氮回路的液化天然气的热值或发热值。在第二实施方式中，一种方法包括确定如何调整一个或更多操纵变量以便控制一 个或更多受控变量。该一个或更多操纵变量以及该一个或更多受控变量与天然气液化系统 相关。该方法也包括输出用于基于所述确定来调整天然气液化系统中的氮冷却回路的运行 的控制信号。在第三实施方式中，一种计算机程序包含在一种计算机可读媒介上。该计算机程 序包括用于确定如何调整一个或更多操纵变量以便控制一个或更多受控变量的计算机可 读程序代码。该一个或更多操纵变量以及该一个或更多受控变量与天然气液化系统相关。 该计算机程序也包括用于基于所述确定来调整天然气液化系统中的氮冷却回路的运行的 计算机可读程序代码。在第四实施方式中，一种系统包括被配置为控制天然气液化系统的运行的多个控 制器。第一控制器被配置为确定如何调整与天然气液化系统相关的一个或更多操纵变量以 便控制与天然气液化系统相关的一个或更多受控变量。该一个或更多操纵变量的至少一个 以及该一个或更多受控变量的至少一个与天然气液化系统中的氮冷却回路相关。对于本领域技术人员来讲，通过以下附图、说明和权利要求，其他技术特征应该是 显而易见的。附图说明为了更完全地理解本专利技术，现结合附图作为参考以做出以下说明，其中图1显示了依照本专利技术的示例性天然气液化系统；图2显示了用于控制依照本专利技术的天然气液化系统的示例性控制方案；图3显示了用于控制依照本专利技术的天然气液化系统的示例性工艺控制器；以及图4显示了用于控制依照本专利技术的天然气液化系统的示例性方法。具体实施例方式图1显示了依照本专利技术的示例性天然气液化系统100。图1所示的天然气液化系 统100的实施方式仅用于说明。也可使用不脱离本专利技术范围的天然气液化系统100的其他 实施方式。在该示例性实施方式中，天然气液化系统100包括用于处理富含甲烷的原料气 (天然气)以产生液化天然气(LNG)的设备。图1所示的设备代表天然气液化系统的一种 可能实施方式。也可使用具有其他或附加设备或者具有不同配置的设备的其他种类天然气 液化系统或设备。在该实例中，天然气液化系统100包括主热交换器102，该主热交换器102具有暖 端104、冷端106以及中间点108。主热交换器102的壁限定出外壳110。在外壳110内，第 一通道112引导富含甲烷的原料气并从热交换器102的暖端104延伸至冷端106。同时，第 二通道114引导重制冷剂并从热交换器102的暖端104延伸至中间点108。此外，第三通道 116引导轻制冷剂并从热交换器102的暖端104延伸至冷端106。在正常运行期间，气态的富含甲烷的原料以提高的压力通过供应管道118在主热 交换器102的暖端104处供应给主热交换器102的第一通道112。原料气穿过第一通道112 并被冷却、液化，以及被在热交换器102的外壳110中蒸发的制冷剂过冷却。产生的液化天 然气流通过管道120在主热交换器102的冷端106处被从主热交换器102的第一通道112 排出。液化流被送至氮冷却回路以额外冷却，然后作为液化产品存储。蒸发的制冷剂通过管道122在主热交换器102的暖端104处被从主热交换器102 的外壳Iio排出。压缩机124压缩蒸发的制冷剂以产生通过管道126释放的高压制冷剂。 压缩机124被例如燃气涡轮机的马达128所驱动。马达128可设有辅助的启动装置。管道126中处于高压的制冷剂在空气冷却器130中被冷却并在热交换器132中被 部分地冷凝以成为部分冷凝的制冷剂。空气冷却器130可替换为制冷剂在其中被水(例如 海水)冷却的热交换器。在热交换器132中，借助于与在热交换器132的外壳中以适当压力蒸发的辅助制冷剂(例如丙烷)的间接热交换器来排出高压制冷剂中的热。蒸发的辅助制冷剂随后在例 如为丙烷压缩机的压缩机134中被压缩。压缩机134可被例如是燃气涡轮机的马达136驱 动。辅助制冷剂在空气为外部冷却剂的空气冷却器138中被冷凝。处于提高的压力的冷凝 后的辅助制冷剂穿过具有膨胀阀142的管道140进入热交换器132的外壳中。冷凝后的辅 助制冷剂被允许在热交换器132中以低压蒸发，蒸发后的辅助制冷剂回到压缩机134。要理 解的是，可使用多个布置为并联或串联的压缩机。同时，在该实例中，空气冷却器138可替 换为辅助制冷剂在其中被水(例如海水)冷却的热交换器。热交换器132提供的高压制冷剂通过进口装置被导入分离容器144形式的分离 器。在分离容器144中，部分冷凝的制冷剂被分离为液态的重制冷剂部分和气态的轻制冷 剂部分。液态的重制冷剂部分通过管道146排出分离容器144，而气态的轻制冷剂部分通过 管道148排出。从管道146来的重制冷剂部分在主热交换器102的第二通道114中被过冷却以产 生过冷的重制冷剂流。过冷的重制冷剂流通过管道150排出主热交换器102并被允许经过 膨胀阀152形式的膨胀装置时膨胀。过冷重制冷剂流以降低的压力通过管道154和喷嘴 156在主热交换器102的中间点108处被导入主热交换器102的外壳110。重制冷剂流被 允许在外壳110中以降低的压力蒸发，从而冷却在通道112-116中的流体。从管道148来的气态轻制冷剂部分传送给主热交换器102中的第三通道116，在 其中该气态轻制冷剂部分被冷却、液化并被过冷却以产生过冷的轻制冷剂流。过冷的轻制 冷剂流通过管道158排出主热交换器102并被允许经过膨胀阀160形式的膨胀装置时膨 胀。过冷轻制冷剂流被允许以降低的压力通过管道162和喷嘴164在主本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种设备，包括：至少一个存储器（３１２），其被配置为存储至少一个模型，所述至少一个模型与一个或更多操纵变量以及一个或更多受控变量相关，所述一个或更多操纵变量和所述一个或更多受控变量与天然气液化系统（１００，１００ａ－１００ｎ）相关；以及至少一个处理器（３１０），其被配置为确定如何使用所述至少一个模型来调整所述一个或更多操纵变量以便控制所述一个或更多受控变量；其中，所述一个或更多操纵变量中的至少一个以及所述一个或更多受控变量中的至少一个与所述天然气液化系统中的氮冷却回路有关。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：BA考尔德，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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