Устройство для регулирования расхода

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей и нефтехимической промышленности и предназначена для автоматического регулирования и поддержания постоянного уровня параметров в технологических процессах.
Известна задвижка с электроприводом, которая применяется в случае автоматизации технологического процесса, удаленного управления, большого диаметра условного прохода (500 мм и более) или расположения в труднодоступном месте. Для открытия задвижки электроприводу необходимо сделать большое количество оборотов, это позволяет использовать электроприводы малой мощности, но исключает возможность быстрого открытия или закрытия. Эта особенность делает невозможным применение задвижек с электроприводами для быстрого перекрытия потока (http://www.ktto.com.ua/konstruktsiya/zdv).
В то же время во многих технологических процессах имеется необходимость поддержания параметров в заданных границах и быстрой компенсации их изменений.
Техническая задача устройства - автоматизация процесса регулирования расхода и давления жидкости в технологических процессах, требующих поддержания рабочих параметров в строго заданных границах, быстрая компенсация влияния изменяющихся внешних воздействий, а также повышение эксплуатационной надежности устройства.
Решение указанной задачи достигается тем, что согласно известному устройству для регулирования расхода, включающему задвижку с электроприводом, предлагаемое устройство снабжено преобразователем частоты вращения электропривода, датчиками давления, перепада давления, расхода, температуры, изменения температуры, интегрированными в задвижку, а также контроллером, вход которого соединен с измерительными датчиками, а выход через преобразователь частоты вращения - электроприводом. На вход контроллера при необходимости могут быть поданы сигналы с внешних датчиков, расположенных на удалении от устройства, например с датчиков верхнего и нижнего уровней, при регулировании подачи жидкости в резервуары.
Контроллер на основе получаемой от измерительных датчиков информации по специальному алгоритму управляет работой привода задвижки с целью обеспечения заданного режима работы: принимает и отображает сигнал от измерительных датчиков, сравнивает с заданными граничными условиями, подает сигнал на электропривод с целью регулирования расхода и давления, управляет работой преобразователя частоты вращения привода задвижки. Номенклатура и количество внешних измерительных датчиков определяются задачами технологического процесса.
На чертеже представлена схема устройства для регулирования расхода.
Устройство содержит задвижку 1 с электроприводом 2, преобразователь частоты вращения 3 электропривода, измерительные датчики 4 (давления, перепада давления, расхода, температуры, изменения температуры), интегрированные в задвижку 1, контроллер 5, вход которого соединен с измерительными датчиками 4, а выход - с преобразователем частоты вращения электропривода 3. При необходимости на вход контроллера 5 могут быть поданы сигналы с внешних датчиков, например с датчиков верхнего и нижнего уровней, при регулировании подачи жидкости в резервуары. Задвижка встраивается в технологический трубопровод.
Устройство работает следующим образом.
Информация с измерительных датчиков 4 поступает в контроллер 5, где осуществляется предварительная обработка входной информации, производится анализ поступившей информации в соответствии с запрограммированным алгоритмом выполняемой задачи и формирование управляющих сигналов для задвижки 1 (степень и темп открытия или закрытия устройства регулирования). Управляющие сигналы передаются через преобразователь частоты вращения 3 на электропривод 2.
В случае отклонения значений какого-либо параметра от заданных значений контроллер корректирует управляющий сигнал таким образом, чтобы отклонение стало минимально возможным с точностью до погрешности обработки измеренного давления.
Рассмотрим принцип работы устройства на примере регулирования расхода газлифтной скважины.
При автоматическом регулировании потока закачиваемого в скважину газа достигаются следующие производственные задачи:
стабилизируется процесс добычи нефти;
увеличивается объем извлекаемой нефтесодержащей жидкости;
уменьшается объем газа для закачки;
обеспечивается контроль рабочих параметров технологического процесса;
автоматизируется процесс регулирования.
Функциональные возможности задвижки включают в себя:
измерение и регулирование потока;
измерение и регулирование давления;
измерение и регулирование перепада давления;
температурный контроль.
С помощью контроллера задаются и поддерживаются с заданной точностью требуемые значения контролируемых параметров. В случае изменения режима значения контролируемых параметров корректируются. Работа основана на полном замкнутом ПИД-регулировании технологических параметров.
Применение регулируемого электропривода позволит увеличивать (уменьшать) скорость регулирования потока, сгладить нелинейность расхода от степени открытия (закрытия) задвижки, а также увеличит эксплуатационную надежность привода задвижки за счет плавности регулирования устройства.