天然气分输管理与控制技术研究

2015-12-09梁浩郝一博李海川

天然气技术与经济 2015年6期

关键词：限流调压自动控制

梁浩　郝一博　李海川

（中国石油西气东输管道公司，上海　200122）

天然气分输管理与控制技术研究

梁浩郝一博李海川

（中国石油西气东输管道公司，上海200122）

中国石油西气东输管道公司采用按照每日指定输气量向下游用户供气的分输管理模式，为保证尤其是在无人值守分输站时向用户供气的准确，需实现对天然气分输设备的自动控制改造。在分析分输工艺流程的基础上，提出了一种按日指定计划分输的自动控制方案，介绍了方案中的针对不同用户情况下按日指定计划分输的自动控制调节方法，结合自动控制特性形成调节规律公式，并依据经验和模型确定自动控制参数，将该自动控制方案应用于分输站的现场试验中，实现了分输站自动分输的功能。

天然气分输管理西气东输无人值守PID控制PID参数

0　引言

中国石油西气东输管道公司（以下简称“公司”）采用每日指定输气量向下游用户供气的分输管理模式。从2009年公司开始实行分输站夜间无人值守的管理模式，因此需要对分输站控制功能进行改造，以适应分输站管理模式的变化。笔者在分析分输站工艺流程的基础上，提出了一种按日指定计划分输的自动控制方案。

1　控制方案

在工业控制系统，调节器通常采用比例、积分和微分调节规律，简称PID调节。天然气管道分输站的工艺流程为：天然气经由过滤分离器处理后，再经计量、调压系统分输至下游用户；分输站调压系统的PID控制方式是以压力调节为主的调压限流控制方式，此种PID控制方式对输气压力的调节稳定可靠，符合管道建设的要求和设计规范，而且已经安全平稳运行了多年［1］。

1.1对电动调节阀的调节控制

采用双PID控制回路与超驰控制相结合的控制方法对电动调节阀实现调节控制，双PID控制回路包括压力调节回路（PID1）、流量调节回路（PID2）。超驰控制就是当调节系统接收到偏差越限和发生故障等异常信号时，由超驰控制的判定逻辑确定使系统越过目前正在工作的调节回路，将系统转换到预先设定好的另一安全调节回路。

1）白天采用PID1进行调压限流控制。即在正常情况下采用压力调节，当流量超过设定流量时，自动切换到流量调节，当流量下降到允许范围后再自动切换回压力调节，流量调节起限流保护作用。

2）夜间采用PID2进行调流限压控制。在保证分输压力不超出最大分输压力值（该值可取调压系统中监控调压阀的设定值）的前提下，进行流量调节。若分输压力超出设定的最大分输压力值，由超驰控制的判定逻辑将控制系统转换到压力调节，当压力下降到允许范围后再自动切换回流量调节。

1.2按日指定计划分输的自动控制

针对不同的分输用户，分别采用以下调节方案：①对于连续分输且用气量不稳定的用户，白天采用调压限流方式，夜间采用调流限压方式。②对于间歇分输的用户，白天采用调压限流方式分输夜间停输，夜间不能停输的采用调流限压方式。

针对每个用户，实施下述按日指定计划分输的自动控制方案：①白天采用调压限流控制方式，夜间由调流限压方式来实现按日指定计划分输的控制，夜间流量设定值取当天日指定剩余未分输量的平均值。②为确保对按日指定计划分输的控制，当每天分输量达到日指定分输量计划的95%（该值可根据实际情况确定）时发出提示报警。

2　PID控制的调试

结合PID特有的比例调节的快速性、积分调节消除误差的能力和微分调节的预见性，构成如下的PID调节规律公式：

式中，u（t）为调节器的输出；e（t）为调节器的输入信号（误差输出）；P为比例度；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。

在选择了调节规律和相应的调节器后，下一步是如何确定PID参数，以得到所要求的控制效果。下面介绍几种常用的工程方法：

1）经验法。首先把P确定好，再加积分作用以消除误差，最后利用微分调节作用以进一步提高控制质量，具体作法为［2］：①确定比例度P时，先去掉积分项和微分项，P取较大经验值，然后逐步减小P，观察被控系统响应曲线，直到满意为止。②取上述确定的P值，调节被控系统使其达到4∶1的衰减比，然后将P扩大10%～20%，将Ti由小到大逐步增加，直到获得衰减比为4∶1的响应曲线为止，确定相应Ti值。③确定好比例度和Ti后，将P缩小10%～20%，适当减小Ti，再把微分时间常数Td由小到大逐步增加，观察被控系统响应曲线，直到满意为止，最后确定Td值。在PID控制的工业现场调试与应用中，公司两分输站PID参数取值见表1。