система автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения природного газа

Формула изобретения

Система автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения природного газа, содержащая частотно-регулируемый привод, управляющий работой электродвигателей вентиляторов и электрически связанный через блок обработки измерительной информации и автоматического управления с датчиками температуры, отличающийся тем, что в нее дополнительно введены электронный блок датчиков температуры, вычислительный блок и два исполнительных устройства, электрически связанных с блоком обработки измерительной информации и автоматического управления и частотно регулируемым приводом, при этом блок обработки измерительной информации и автоматического управления на основании измерительной информации, поступающей через электронный блок от датчиков температуры, определяет, какие вентиляторы необходимо использовать в работе, и посылает соответствующий управляющий электрический сигнал в дополнительный вычислительный блок, с помощью которого одно исполнительное устройство осуществляет плавный запуск электродвигателей вентиляторов путем их поочередного подключения к частотно-регулируемому приводу и подключает к сети переменного тока включенные в работу электродвигатели вентиляторов, а другое исполнительное устройство, контролируя при помощи датчиков температуры и блока обработки измерительной информации и автоматического управления температуру стенок теплообменных трубок во всех секциях аппарата воздушного охлаждения газа, подключает к частотно-регулируемому приводу электродвигатель вентиляции секции, в которой значение температуры стенок теплообменных трубок отличается от заданного значения, для его работы в режиме автоматического поддержания заданной температуры стенок теплообменных трубок выбранной секции аппарата воздушного охлаждения газа, отключает электродвигатель вентилятора от частотно-регулируемого привода по мере достижения температуры стенок теплообменных трубок выбранной секции аппарата воздушного охлаждения газа заданного значения и переводит его на сеть переменного тока, производя аналогичные операции с электродвигателями других вентиляторов при необходимости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации технологических процессов охлаждения природного газа с применением аппаратов воздушного охлаждения (АВО), преимущественно на дожимных компрессорных станциях газовых промыслов Крайнего Севера, предназначено для поддержания оптимального режима работы аппаратов воздушного охлаждения природного газа.

Известна система автоматического управления АВО масла (Мехатроника, автоматизация, управление. 2003, №1. С.33-36), основанная на изменении частоты вращения электродвигателей вентиляторов. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является система автоматического управления АВО природного газа (Руководство по эксплуатации системы автоматического управления АВО сырого газа с рециркуляцией воздуха СУ-99. Чебоксары, 2003), содержащая датчики температуры стенок теплообменных трубок АВО газа, частотно-регулируемый привод и блок обработки измерительной информации и автоматического управления.

При практическом использовании выбранной в качестве прототипа системы автоматического управления АВО газа возникают проблемы, обусловленные необходимостью использования с электродвигателем каждого вентилятора АВО газа дорогостоящего частотно-регулируемого привода, что, особенно в зимнее время, приводит к значительному расходу электроэнергии.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение и удешевление аппаратного оформления системы автоматического управления АВО природного газа.

Технический результат достигается тем, что в известной системе автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения природного газа, включающей частотно-регулируемый привод, управляющий работой электродвигателей вентиляторов и электрически связанный через блок обработки измерительной информации и автоматического управления с датчиками температуры, в отличие от прототипа, дополнительно введены вычислительный блок и два исполнительных устройства, электрически связанные с блоком обработки измерительной информации и автоматического управления и частотно-регулируемым приводом, причем одно исполнительное устройство осуществляет плавный запуск электродвигателей вентиляторов путем их поочередного подключения к частотно-регулируемому приводу и подключает к сети переменного тока включенные в работу электродвигатели вентиляторов, а другое исполнительное устройство, контролируя при помощи датчиков температуры и блока обработки измерительной информации и автоматического управления температуру стенок теплообменных трубок во всех секциях аппарата воздушного охлаждения газа, подключает к частотно-регулируемому приводу электродвигатель вентилятора секции, в которой значение температуры стенок теплообменных трубок отличается от заданного значения, для его работы в режиме автоматического поддержания заданной температуры стенок теплообменных трубок выбранной секции аппарата воздушного охлаждения газа, отключает электродвигатель вентилятора от частотно-регулируемого привода по мере достижения температуры стенок теплообменных трубок выбранной секции аппарата воздушного охлаждения газа заданного значения и переводит его на сеть переменного тока, производя аналогичные операции с электродвигателями других вентиляторов при необходимости.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже обозначено:

1 - секция аппарата воздушного охлаждения газа (например, для АВО типа 2АВГ-75С - это пучок из 528 поперечнооребренных биметаллических трубок, расположенных в шахматном порядке, снабженных входным и выходным коллекторами и охлаждаемых при помощи двух вентиляторов, которые работают от асинхронных электродвигателей);

2, 3, 4 - датчики температуры стенок теплообменных трубок АВО газа;

5 - электронный блок датчиков температуры стенок теплообменных трубок АВО газа, преобразующий с помощью интерфейса RS-485 измеренные значения температуры стенок теплообменных трубок АВО газа в сигнал, удобный для обработки в блоке обработки измерительной информации и автоматического управления;

6 - блок обработки измерительной информации и автоматического управления, управляющий системой автоматического управления АВО природного газа;

7 - вычислительный блок, обеспечивающий работу исполнительных устройств в требуемых режимах;

8 - исполнительное устройство, которое осуществляет подключение частотно-регулируемого привода к электродвигателям соответствующих вентиляторов, осуществляя, таким образом, их плавный запуск, и подключение к сети переменного тока включенных электродвигателей вентиляторов для функционирования их в рабочем режиме;

9 - исполнительное устройство, которое осуществляет переключение частотно-регулируемого привода в режим автоматического поддержания заданной температуры стенок теплообменных трубок АВО газа;

10 - частотно-регулируемый привод, предназначенный для плавного пуска и управления частотой и направлением вращения электродвигателей группы вентиляторов 11, 12.

Предлагаемая система автоматического управления АВО природного газа работает следующим образом.

Вначале блок обработки измерительной информации и автоматического управления на основании измерительной информации, поступающей через электронный блок от датчиков температуры, определяет, какие вентиляторы необходимо использовать в работе, и посылает соответствующий управляющий электрический сигнал в дополнительный вычислительный блок. С помощью дополнительного вычислительного блока исполнительное устройство 8 осуществляет плавный запуск электродвигателей выбранных вентиляторов путем их поочередного подключения к частотно-регулируемому приводу, а затем подключает включенные в работу электродвигатели вентиляторов к сети переменного тока. После запуска всех выбранных вентиляторов и перевода их в рабочий режим блок обработки измерительной информации и автоматического управления определяет факт отклонения значений температуры стенок теплообменных трубок всех секций АВО газа от допустимых значений. В случае указанного отклонения исполнительное устройство 9 с помощью дополнительного вычислительного блока подключает к частотно-регулируемому приводу электродвигатель вентилятора секции, в которой значение температуры стенок теплообменных трубок отличается от заданного значения, для его работы в режиме автоматического поддержания заданной температуры стенок теплообменных трубок выбранной секции АВО газа. По мере достижения температуры стенок теплообменных трубок выбранной секции АВО газа заданного значения исполнительное устройство 9 отключает электродвигатель вентилятора от частотно-регулируемого привода и переводит его на сеть переменного тока. При необходимости исполнительное устройство 9 производит аналогичные операции с электродвигателями других вентиляторов.

Упрощение и удешевление аппаратного оформления системы достигается за счет уменьшения количества дорогостоящих частотно-регулируемых приводов (в предлагаемой системе автоматического управления АВО природного газа для поочередного плавного запуска группы вентиляторов, а также для работы необходимых вентиляторов в режиме автоматического поддержания заданной температуры стенок теплообменных трубок АВО газа используется только один частотно-регулируемый привод).

Предлагаемая система автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения природного газа обеспечивает высокую эффективность работы аппаратов в течение всего года. Особо важное значение имеет использование предлагаемой системы в зимнее время, когда существует возможность образования газовых гидратов в теплообменных трубках АВО газа.

В результате использования предлагаемой системы автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения природного газа существенно снижаются капитальные вложения, затраты на электроэнергию и ремонт теплообменных трубок АВО газа.

Производственные испытания показали, что система автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения природного газа работает надежно (акт производственных испытаний предлагаемой системы прилагается).