Управление производством потока продукта сжиженного природного газа
Номер патента: 4468
Опубликовано: 29.04.2004
Авторы: Уилсон Джонатан Хамилтон, Джоунз Кейт Энтони, Элион Вивека Якоба, Маклаклан Грегори Джон
Формула / Реферат
1. Способ управления производством потока продукта сжиженного природного газа, получаемого путем отбора тепла природного газа в теплообменнике, в котором природный газ находится в косвенном тепловом обмене с расширенным тяжелым смешанным хладагентом и расширенным легким смешанным хладагентом, в котором
a) измеряют температуру и скорость потока продукта сжиженного природного газа и измеряют скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента;
b) выбирают скорость потока тяжелого смешанного хладагента, легкого смешанного хладагента или всего смешанного хладагента для получения установленного оператором заданного значения и генерируют первый выходной сигнал, предназначенный для регулировки скорости потока тяжелого смешанного хладагента, и второй выходной сигнал, предназначенный для регулировки скорости потока легкого смешанного хладагента, с использованием установленного оператором заданного значения для скорости потока одного из хладагентов, скорости потока тяжелого и легкого смешанных хладагентов и установленного оператором заданного значения для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента;
c) регулируют скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента в соответствии с первым и вторым выходными сигналами;
d) определяют зависимое установочное значение для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов так, чтобы температура потока продукта сжиженного природного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении, и определяют зависимое установочное значение скорости потока продукта сжиженного природного газа с использованием зависимого установочного значения для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов и скорости потока одного из хладагентов и
e) поддерживают скорости потока продукта сжиженного природного газа на его зависимом установочном значении.
2. Способ по п.1, в котором в соответствии с этапом b) выбирают скорости потока тяжелого смешанного хладагента для установки оператором заданного значения, генерируют первый выходной сигнал для регулировки скорости потока тяжелого смешанного хладагента с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для скорости потока тяжелого смешанного хладагента, генерируют второй выходной сигнал для регулирования скорости потока легкого смешанного хладагента с использованием скоростей потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента и устанавливаемого оператором заданного значения для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента.
3. Способ по п.1, в котором в соответствии с этапом b) выбирают скорости потока легкого смешанного хладагента для установки оператором заданного значения, генерируют второй выходной сигнал для регулирования скорости потока легкого смешанного хладагента с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для скорости потока легкого смешанного хладагента и генерируют первый выходной сигнал для регулирования скорости потока тяжелого смешанного хладагента, используя скорости потоков тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента и устанавливаемое оператором заданное значение для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента.
4. Способ по п.1, в котором в соответствии с этапом b) выбирают скорости потока всего смешанного хладагента для установки оператором заданного значения и генерируют первый выходной сигнал для регулирования скорости потока тяжелого смешанного хладагента и второго выходного сигнала для регулирования скорости потока легкого смешанного хладагента, используя устанавливаемое оператором заданное значение для скорости потока всего смешанного хладагента, скорости потоков тяжелого и легкого смешанных хладагентов и устанавливаемое оператором заданное значение для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором один из хладагентов на этапе d) представляет собой тяжелый смешанный хладагент.
6. Способ по любому из пп.1-4, в котором один из хладагентов на этапе d) представляет собой легкий смешанный хладагент.
7. Способ по любому из пп.1-4, в котором один из хладагентов на этапе d) представляет общий смешанный хладагент.
8. Способ по любому из пп.1-4, в котором в соответствии с этапом d) генерируют выходной сигнал с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов и скорости потока одного из хладагентов; генерируют второй выходной сигнал с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для температуры и измеренного значения температуры; и перемножают выходные сигналы на весовой коэффициент и суммируют весовые сигналы для получения зависимого установочного значения для скорости потока продукта сжиженного природного газа.
9. Способ по п.8, в котором один из хладагентов представляет собой тяжелый смешанный хладагент.
10. Способ по п.8, в котором один из хладагентов представляет собой легкий смешанный хладагент.
11. Способ по п.8, в котором один из хладагентов представляет собой общий смешанный хладагент.
12. Способ по любому из пп.1-11, в котором смешанный хладагент, используемый для отбора тепла от природного газа, сжимают с помощью компрессора, приводимого в действие посредством соответствующего привода, причем в этом способе дополнительно измеряют мощность, передаваемую приводом, и отключают устанавливаемое оператором заданное значение для скорости потока одного из хладагентов на этапе b), если мощность достигает заранее определенного максимального значения для того, чтобы увеличение установленного оператором заданного значения для скорости потока одного из хладагентов было невозможным.
13. Способ по п.12, в котором привод выполнен в виде газовой турбины и в котором температуру газа на выходе газовой турбины используют как меру мощности привода.
14. Способ управления производством потока продукта сжиженного природного газа, получаемого путем отбора тепла от природного газа в двух параллельных теплообменниках, в котором в каждом из теплообменников природный газ находится в косвенном тепловом обмене с расширенным тяжелым смешанным хладагентом и расширенным легким смешанным хладагентом, в котором сжиженный газ из двух теплообменников комбинируют для формирования потока продукта сжиженного природного газа, в котором скоростью потока хладагентов, подаваемых в каждый из теплообменников, и температурой и скоростью потока продукта сжиженного природного газа управляют в соответствии с любым из способов по пп.1-13 и в котором скорость потока одного из хладагентов, указанных на этапе d), представляет собой сумму скоростей потоков этого хладагента в теплообменник, причем этот способ дополнительно содержит следующие этапы:
1) сжиженный природный газ направляют из каждого из теплообменников через трубопровод, в котором установлен управляющий клапан, и измеряют скорости двух потоков сжиженного природного газа, протекающего через трубопроводы;
2) полностью открывают управляющие клапаны, выбирают клапан с наименьшей скоростью потока сжиженного природного газа в полностью открытом положении, и этот клапан оставляют в полностью открытом положении;
3) определяют зависимое установочное значение для скорости потока сжиженного природного газа, протекающего через трубопровод, на котором установлен другой клапан так, чтобы эта скорость потока была равна измеренной скорости потока сжиженного природного газа, протекающего через трубопровод, в котором установлен клапан, находящийся в полностью открытом положении; и
4) поддерживают скорость потока сжиженного природного газа из второго теплообменника на его зависимом установочном значении.
15. Способ по п.14, в котором в соответствии с этапом 3) определяют зависимое установочное значение для скорости потока природного газа, протекающего через трубопровод, в котором установлен другой клапан, с использованием измеренных скоростей потока сжиженного природного газа от первого и второго теплообменников, скоростей потока одного из хладагентов, подаваемых в теплообменники, и устанавливаемого оператором заданного значения для частного отношения скорости потока сжиженного природного газа, выходящего из первого теплообменника, к скорости потока одного из хладагентов, подаваемых в первый теплообменник, и отношения скорости потока сжиженного природного газа, выходящего из второго теплообменника к скорости потока, с которой этот хладагент подают во второй теплообменник.
16. Способ по п.14, в котором в соответствии с этапами 2), 3) и 4) сравнивают измеренную температуру сжиженного природного газа из первого теплообменника с температурой сжиженного природного газа из второго теплообменника; определяют поток, имеющий высшую температуру; поддерживают скорость потока сжиженного природного газа, имеющего самую низкую температуру, на установленном для него оператором заданном значении; определяют зависимое установочное значение для скорости потока, имеющего высшую температуру, с тем, чтобы уменьшить температуру этого потока сжиженного природного газа; и поддерживают скорость этого потока на ее зависимом установочном значении.
Текст
1 Настоящее изобретение относится к управлению производством потока продукта сжиженного природного газа, получаемого путем отбора тепла от природного газа в теплообменнике, в котором природный газ проходит через один набор трубок, расположенных во внутренней зоне теплообменника. В теплообменнике осуществляется косвенный тепловой обмен природного газа с расширенным тяжелым смешанным хладагентом и расширенным легким смешанным хладагентом. Тяжелый смешанный хладагент и легкий смешанный хладагент циркулируют в замкнутом цикле охлаждения, который включает внетрубную зону теплообменника, компрессор, охладитель, сепаратор,два дополнительных набора трубок в теплообменнике и два устройства расширителя, выходящих во внетрубную зону теплообменника, в котором тяжелый смешанный хладагент и легкий смешанный хладагент получают из сепаратора в виде сжиженного продукта и газообразного продукта соответственно. Во внетрубной зоне теплообменника расширенный тяжелый смешанный хладагент и расширенный легкий смешанный хладагенты испаряются, отбирая тепло от природного газа, проходящего через один набор трубок, и от тяжелого и легкого смешанного хладагентов, проходящих в теплообменнике через два дополнительных набора трубок. Теплообменник может быть выполнен в виде теплообменника с барабанной намоткой или теплообменника с плоскими ребрами. В описании и в формуле изобретения термин"внетрубная зона теплообменника" используется для обозначения холодной стороны теплообменника и термины труба и пучок труб используются для обозначения горячей стороны теплообменника. В публикации заявки на европейский патент 893 665 на фиг. 4 и 5 описан способ управления производством потока продукта сжиженного природного газа, причем в соответствии с этим способомa) измеряют скорость потока и температуру сжиженного природного газа и измеряют скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента;b) поддерживают скорость потока продукта сжиженного природного газа на установленном оператором заданном значении, в котором поддерживают температуру потока продукта сжиженного природного газа на установленном оператором заданном значении в соответствии со следующими этапами:b1) определяют зависимое установочное значение для скорости потока всего смешанного хладагента, причем зависимое установочное значение представляет собой сумму (i) изменения прироста скорости потока общего смешанного хладагента, для компенсации разности между температурой потока продукта сжиженного 2 природного газа и установленным оператором заданным значением температуры, и (ii) произведения установленного оператором заданного значения скорости потока продукта сжиженного природного газа и отношения скорости потока всего смешанного хладагента к скорости потока продукта сжиженного природного газа (причем это отношение имеет установленное значение);b2) определяют зависимое установочное значение скорости потока легкого смешанного хладагента, которая равна зависимому установочному значению скорости потока всего смешанного хладагента, разделенному на 1 + установленное оператором заданное значение отношения скорости потока легкого смешанного хладагента к скорости потока тяжелого смешанного хладагента, и определение зависимого установочного значения для тяжелого смешанного хладагента, которое представляет собой разность между зависимыми установочными значениями для скорости потока всего смешанного хладагента и зависимого установочного значения для скорости потока легкого смешанного хладагента; иb3) поддерживают скорость потока легкого смешанного хладагента и скорость потока тяжелого смешанного хладагента на их зависимых установочных значениях. В этом способе производится независимое управление скоростью потока продукта сжиженного природного газа и его температурой и скорость потока всего смешанного хладагента представляет собой зависимую переменную. Вследствие этого максимальная доступная мощность турбин, с помощью которых осуществляется привод компрессоров, не может быть полностью использована. Таким образом, настоящее изобретение направлено на способ управления производством потока продукта сжиженного природного газа, в котором осуществляют управление температурой потока продукта сжиженного природного газа и скоростью потока смешанного хладагента, таким образом, чтобы зависимой переменной была скорость потока продукта сжиженного природного газа. С этой целью способ управления производством потока продукта сжиженного природного газа, получаемого путем отбора тепла от сжиженного природного газа в теплообменнике,в котором природный газ находится в косвенном тепловом обмене с расширенным тяжелым смешанным хладагентом и расширенным легким смешанным хладагентом, содержит этапы,в соответствии с которымиa) измеряют температуру и скорость потока продукта сжиженного природного газа и измеряют скорости потоков тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента;b) выбирают скорость потока одного из хладагентов (тяжелого смешанного хладагента,легкого смешанного хладагента или всего сме 3 шанного хладагента) для получения установленного оператором заданного значения и генерируют первый выходной сигнал, предназначенный для регулировки скорости потока тяжелого смешанного хладагента, и второй выходной сигнал, предназначенный для регулировки скорости потока легкого смешанного хладагента, с использованием (i) установленного оператором заданного значения для скорости потока одного из хладагентов, (ii) скорости потока тяжелого и легкого смешанных хладагентов и (iii) установленного оператором заданного значения для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента;c) регулируют скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента в соответствии с первым и вторым выходными сигналами;d) определяют зависимое установочное значение для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов так, чтобы температура потока продукта сжиженного природного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении, и определяют зависимое установочное значение скорости потока продукта сжиженного природного газа с использованием (i) зависимого установочного значения для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов и (ii) скорости потока одного из хладагентов; иe) поддерживают скорости потока продукта сжиженного природного газа на его зависимом установочном значении. Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет постоянно использовать максимальную доступную мощность для привода компрессоров в цикле охлаждения, поскольку оператор может управлять заданным значением скорости потока одного из хладагентов и отношением скоростей потока тяжелого смешанного хладагента к легкому смешанному хладагенту. Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 представлена схема потока сжижающей установки, на которой установлено средство, предназначенное для выполнения настоящего изобретения; на фиг. 2 схематично представлен альтернативный вариант управления потоком продукта сжиженного природного газа; и на фиг. 3 схематично представлен альтернативный вариант выполнения настоящего изобретения. Рассмотрим фиг. 1. Установка для сжижения природного газа содержит теплообменник 2,содержащий внетрубную зону 5. Во внетрубной зоне установлены три пучка 7, 10, 11 труб. Ус 004468 4 тановка дополнительно содержит компрессор 15, приводимый в действие от соответствующего привода 16, охладитель 18 хладагента и сепаратор 20. При нормальной работе природный газ подают под давлением сжижения через трубопровод 30 в первый пучок 7 труб теплообменника 2. Природный газ, протекающий по первому пучку 7 труб, охлаждается, сжижается и дополнительно охлаждается. Дополнительно охлажденный сжиженный природный газ вытекает из теплообменника 2 через трубопровод 31. Трубопровод 31 содержит расширительное устройство в виде клапана 33 управления потоком (в случае необходимости, перед ним установлена расширительная турбина, не показана) для управления скоростью потока продукта сжиженного природного газа и для обеспечения возможности накопления потока продукта сжиженного природного газа приблизительно при атмосферном давлении. Смешанный хладагент, используемый для отбора тепла от природного газа в теплообменнике 2, циркулирует через замкнутый цикл охлаждения. Замкнутый цикл охлаждения включает внетрубную зону 5 теплообменника 2, трубопровод 40, компрессор 15, трубопровод 41, охладитель 18, установленный в трубопроводе 41,сепаратор 20, трубопроводы 42 и 43, два пучка 10, 11 труб, расположенных в теплообменнике 2, и трубопроводы 44 и 45, входящие во внетрубную зону 5 теплообменника. Трубопроводы 44 и 45 содержат устройства расширения в виде клапанов 46 и 47 управления потоком. Перед клапанами 46 и 47 управления потоком, в случае необходимости, может быть установлена расширительная турбина, не представлена. Газообразный хладагент, который протекает от внетрубной зоны 5 теплообменника 2,сжимают с помощью компрессора 15 до высокого давления. В охладителе 18 производится отбор тепла, образовавшегося при сжатии, и смешанный хладагент частично конденсируется. Охлаждение и частичная конденсация смешанного хладагента также могут осуществляться более чем в одном теплообменнике. В сепараторе 20 смешанный хладагент разделяют на тяжелый смешанный хладагент и легкий смешанный хладагент, которые представляют собой жидкий продукт и газообразный продукт соответственно. Тяжелый смешанный хладагент проходит через трубопровод 42 во второй пучок 10 труб, в котором он дополнительно охлаждается. Легкий смешанный хладагент проходит через трубопровод 43 в третий пучок труб, в котором он сжижается и дополнительно охлаждается. Дополнительно охлажденный тяжелый смешанный хладагент и легкий смешанный хладагент проходят через клапаны 46 и 47 управления потоком во внетрубную зону 5 теплообменника, где они испаряются при низком давлении, 5 для отбора тепла от природного газа в первом пучке 7 труб и от хладагентов, проходящих через дополнительные пучки 10 и 11 труб. В соответствии с настоящим изобретением управление производством потока продукта сжиженного природного газа осуществляется следующим образом. Прежде всего, измеряют температуру и скорость потока продукта сжиженного природного газа, протекающего через трубопровод 31. Сигнал измерения температуры, обозначенный номером 50 ссылки, поступает в контроллер 52 температуры. Сигнал измерения скорости потока, обозначенный позицией 55, поступает в первый контроллер 56 скорости потока. Кроме того, соответственно, измеряют скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента, проходящих через трубопроводы 44 и 45. Сигналы измерения скорости потока тяжелого смешанного хладагента, обозначенные позициями 60 а,60b и 60 с, поступают во второй контроллер 61 скорости потока, в первый контроллер 62 отношения потока и во второй контроллер 63 отношения потока соответственно. Контроллеры 61 и 62 отношения потока являются контроллерами, которые управляют отношениями потока: в случае контроллера 62 отношения потока потоками являются тяжелый смешанный хладагент и легкий смешанный хладагент; и в случае контроллера 63 отношения потока потоками являются тяжелый смешанный хладагент и поток продукта сжиженного природного газа. Сигнал измерения скорости потока легкого смешанного хладагента, обозначенный позицией 65, поступает в третий контроллер 66 скорости потока. Следующий этап содержит управление скоростью потока хладагентами. Вначале выбирают скорость потока одного из хладагентов(тяжелого смешанного хладагента, легкого смешанного хладагента или всего смешанного хладагента) для достижения установленного оператором заданного значения. В варианте выполнения, представленном на фиг. 1, выбирают тяжелый смешанный хладагент так, чтобы он имел установленное оператором заданное значение, которое представляет собой сигнал установки заданного значения, обозначенный позицией 80, который поступает во второй контроллер 61 скорости потока. Скорость потока тяжелого смешанного хладагента управляется с использованием (i) установленного оператором заданного значения 80 для скорости потока тяжелого смешанного хладагента и (ii) измеренной скорости 60 а потока тяжелого смешанного хладагента. Разность между измеренной скоростью потока 60 а тяжелого смешанного хладагента и установленного для нее оператором заданного значения 80 приводит к тому, что второй контроллер 61 скорости потока генерирует выходной сигнал 84, на основании которого осущест 004468 6 вляется регулирование положения клапана 46 скорости потока. Регулирование выполняется таким образом, чтобы абсолютное значение разности находилось на уровне ниже заранее определенной нормы. Скорость потока легкого смешанного хладагента управляется с использованием (i) измеренных скоростей 60b и 65 потока тяжелого и легкого смешанных хладагентов и (ii) установленного оператором заданного значения 81 для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. Первый контроллер 62 отношения потока делит измеренную скорость 60b потока тяжелого смешанного хладагента на установленное оператором заданное значение 81 отношения скоростей потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента для генерирования выходного сигнала 85, который представляет собой зависимое установочное значение для третьего контроллера 66 скорости потока. Затем на основе разности между измеренной скоростью 65 потока легкого смешанного хладагента и ее зависимым установочным значением 85 третий контроллер 66 скорости потока генерирует второй выходной сигнал 86,в соответствии с которым регулируют положение клапана 47 скорости потока. Регулировка выполнятся таким образом, чтобы абсолютное значение разности находилось на уровне ниже заранее определенной нормы. В альтернативном варианте выполнения (не представлен) на основе разности между отношением измеренной скорости 60b потока тяжелого смешанного хладагента к измеренной скорости 65 потока легкого смешанного хладагента и установленным оператором заданном значении 81 для этого отношения первый контроллер 62 отношения потока генерирует выходной сигнал 85, то есть зависимое установочное значение для третьего контроллера 66 скорости потока. Затем на основе разности между измеренной скоростью потока 65 легкого смешанного хладагента и ее зависимым установочным значением 85 третий контроллер 66 скорости потока генерирует второй выходной сигнал 86, на основании которого регулируют положение клапана 47 управления потоком. Регулировку выполняют таким образом, чтобы абсолютная величина разности находилась на уровне ниже заранее определенной нормы. Таким образом, осуществляют управление скоростью потока тяжелого смешанного хладагента и скоростью потока легкого смешанного хладагента. Во-вторых, осуществляют управление температурой потока продукта сжиженного природного газа. С этой целью зависимое установочное значение для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов (в дан 7 ном случае тяжелого смешанного хладагента) определяются таким образом, чтобы температура потока продукта сжиженного природного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении. Установленное оператором заданное значение для температуры потока продукта сжиженного природного газа представляет собой сигнал установленного значения, обозначенного позицией 90, который поступает на контроллер 52 температуры. На основе разности между температурой 50 потока продукта сжиженного природного газа и ее установленным оператором заданным значением 90 контроллер 52 температуры генерирует выходной сигнал, который представляет собой зависимое установочное значение 91 для второго контроллера 63 отношения потока. При использовании измеренной скорости 60 с потока тяжелого смешанного хладагента второй контроллер 63 отношения потока генерирует выходной сигнал 95, то есть зависимое установочное значение для скорости потока продукта сжиженного природного газа. На основе разности между измеренной скоростью 55 потока продукта сжиженного природного газа и ее зависимым установочным значением 95 первый контроллер 56 скорости потока генерирует выходной сигнал 96, на основе которого регулируется положение клапана 33 управления потоком. Регулировку выполняют таким образом, чтобы абсолютное значение разности находилось на уровне ниже заранее определенной нормы. При этом скорость потока продукта сжиженного природного газа управляется таким образом, чтобы температура потока продукта сжиженного природного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении. Преимущество такого способа управления состоит в том, что скорость потока продукта сжиженного природного газа регулируется путем подстройки для поддержания температуры потока продукта на регулируемом оператором установочном значении. Кроме того, поскольку оператор может управлять установочным значением 80 скорости потока тяжелого смешанного хладагента и установочным значением 81 для отношения, может полностью использоваться доступная мощность привода 16. В некоторых случаях может потребоваться отключить вышеописанное управление температурой. В этих случаях вышеописанный способ управления скоростью потока продукта сжиженного природного газа заменяется определением зависимого установочного значения для скорости потока продукта сжиженного природного газа так, чтобы температура сжиженного природного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении. В этом случае контроллер 52 температуры работает непосредственно от первого контроллера 56 скорости потока. 8 Существует два альтернативных варианта управления скоростью потока хладагентов. В первом альтернативном варианте для устанавливаемого оператором заданного значения выбирают скорость потока легкого смешанного хладагента. Затем, согласно способу генерируют второй выходной сигнал, предназначенный для регулировки скорости потока легкого смешанного хладагента с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для скорости потока легкого смешанного хладагента, и генерируют первый выходной сигнал для регулировки скорости потока тяжелого смешанного хладагента, используя (i) измеренные скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента и (ii) устанавливаемое оператором заданное значение для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. Во втором альтернативном варианте для устанавливаемого оператором заданного значения выбирают скорость потока всего смешанного хладагента. Затем, согласно способу генерируют первый выходной сигнал для регулировки скорости потока тяжелого смешанного хладагента и второй выходной сигнал для регулировки скорости потока легкого смешанного хладагента, используя (i) устанавливаемое оператором заданное значение для скорости потока всего смешанного хладагента, (ii) измеренные значения скоростей потока тяжелого и легкого смешанных хладагентов и (iii) устанавливаемое оператором заданное значение для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. Существует несколько альтернативных вариантов управления температурой потока продукта сжиженного природного газа. В первом альтернативном варианте зависимое установочное значение для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока легкого смешанного хладагента определяется таким образом, чтобы температура потока продукта сжиженного природного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении. Затем, согласно способу определяют зависимое установочное значение для скорости потока продукта сжиженного природного газа с использованием (i) зависимого установочного значения для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока легкого смешанного хладагента и (ii) измеренной скорости потока легкого смешанного хладагента. Во втором альтернативном варианте зависимое установочное значение для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока всего смешанного хладагента определяют таким образом, чтобы температура потока продукта сжиженного при 9 родного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении. Способ затем содержит определение зависимого установочного значения для скорости потока продукта сжиженного природного газа с использованием (i) зависимого установочного значения для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока всего смешанного хладагента и (ii) значения измеренной скорости потока всего смешанного хладагента. Рассмотрим фиг. 2, на которой представлен дополнительный альтернативный вариант. Детали, представленные на фиг. 2, идентичные частям, представленным на фиг. 1, обозначены теми же позициями. В этом альтернативном варианте выполнения не определяют отношение скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока тяжелого смешанного хладагента для управления температурой, а установленное оператором заданное значение 96 представляет собой сигнал заданного значения, подаваемый на третий контроллер 97 отношений. Третий контроллер 97 отношений генерирует первый выходной сигнал 98 с использованием (i) установленного оператором заданного значения 96 для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока тяжелого смешанного хладагента и (ii) измеряемой скорости 60 с потока тяжелого смешанного хладагента. Контроллер 52 температуры генерирует второй выходной сигнал 91 с использованием установленного оператором заданного значения 90 для температуры и измеряемой температуры 50. Каждый из выходных сигналов перемножают на отдельный весовой коэффициент, и весовые сигналы затем складывают в сумматоре 99 для получения зависимого установочного значения 95 для скорости потока продукта сжиженного природного газа. В качестве альтернативы используется скорость потока легкого смешанного хладагента или скорость потока всего смешанного хладагента. Использование как отношения, так и температуры для управления скоростью потока продукта сжиженного природного газа является в особенности предпочтительным при невысокой точности измерения скорости потока. Когда не обеспечивается высокая точность измерения сигнала скорости потока, взвешивающий коэффициент для первого выходного сигнала 98 может иметь низкое значение. Предпочтительным является то, что установка для сжижения содержит средство (не представлено), предназначенное для измерения мощности, передаваемой от привода 16, причем это средство позволяет перерегулировать установленное оператором заданное значение 80 для скорости потока тяжелого смешанного хладагента, если подаваемая от привода 16 мощность достигает заранее определенного максимального значения. Перерегулирование обеспечивает 10 то, что установленное оператором заданное значение 80 для скорости потока тяжелого смешанного хладагента больше не увеличивается. В качестве альтернативы, когда легкий смешанный хладагент или весь смешанный хладагент имеет установленное оператором заданное значение, средство выполнено с возможностью перерегулирования одной из последних заданных точек. Предпочтительным является то, что привод 16 представляет собой газовую турбину, и температура газа на выходе газовой турбины используется как средство измерения мощности привода. В варианте выполнения, представленном на фиг. 1, первый контроллер 62 отношения потока управляет зависимым установочным значением 85 третьего контроллера 66 скорости потока с использованием измеренной скорости потока тяжелого смешанного хладагента и устанавливаемого оператором заданного значения 80 для получения отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. В качестве альтернативы это отношение представляет собой соотношение отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока всего смешанного хладагента или отношение скорости потока легкого смешанного хладагента к скорости потока всего смешанного хладагента. Рассмотрим теперь фиг. 3, на которой схематично представлен альтернативный вариант выполнения настоящего изобретения, в котором поток продукта сжиженного природного газа получают путем сложения потоков сжиженного природного газа, выходящих из двух идентичных теплообменников, установленных в параллельных линиях. Детали, представленные на фиг. 3, идентичны деталям, представленным на фиг. 1, обозначены теми же номерами ссылок и,для простоты, исключены из фиг. 2 компрессор,сепаратор и каналы потока легкого смешанного хладагента. Установка теперь содержит два, по существу, идентичных теплообменника, 2 и 2'. В теплообменниках 2 и 2' природный газ проходит через первый пучок 7 и 7' труб, где он находится в косвенном теплообмене с расширенным тяжелым смешанным хладагентом и расширенным легким смешанным хладагентом. Природный газ выходит из первого теплообменника 2 через трубопровод 100, и выходит из второго теплообменника через трубопровод 100'. Два потока сжиженного газа объединяют для получения потока продукта сжиженного природного газа,который проходит через первый трубопровод 31. Управление скоростями потоков тяжелого и легкого смешанных хладагентов для каждого из теплообменников 2 и 2' осуществляют с помощью способа, описанного выше со ссылкой 11 на фиг. 1. Управление температурой и скоростью потока продукта сжиженного природного газа выполняют с помощью способа, который описан со ссылкой на фиг. 1 и 2. Ниже будет более подробно описано управление температурой и скоростью потока продукта сжиженного природного газа. На основании разности между температурой 50 потока продукта сжиженного природного газа и установленным для него оператором заданным значением 90 контроллер 52 температуры генерирует сигнал установочного значения, то есть зависимого установочного значения 91 для второго контроллера 63 отношения потока. На основании измеренного значения скорости 60 с потока тяжелого смешанного хладагента первый контроллер отношения потока генерирует сигнал 95 установочного значения, который является зависимым установочным значением для первого контроллера 56 скорости потока. На основе разности между измеренной скоростью потока 55 продукта сжиженного природного газа и его зависимого установочного значения 95 первый контроллер 56 скорости потока генерирует выходной сигнал 96, с помощью которого выполняют регулирование положением клапана 33 управления потоком. Регулировку выполняют таким образом, чтобы абсолютное значение разности находилось на уровне ниже заранее определенной нормы. Здесь скорость потока тяжелого смешанного хладагента 60 с представляет собой сумму скоростей 60 с и 60 с' потока. Следует понимать,что вместо скорости потока тяжелого смешанного хладагента можно также использовать скорость потока легкого смешанного хладагента или скорость потока всего смешанного хладагента. Для обеспечения баланса потока сжиженного природного газа через трубопроводы 100 и 100' эти трубопроводы содержат клапаны 103 и 103' управления потоком. При этом измеряют скорости потока в трубопроводах 100 и 100', и сигналы 105 а и 105 а' результата измерений подают в контроллеры 106 и 106' потока. Кроме того, сигналы 105b и 105b' результата измерений подают в дополнительный контроллер 110 потока. Оба клапана 103 и 103' управления потоком переводят в полностью открытое положение, и дополнительный контроллер 110 потока определяет, какая из двух измеряемых скоростей 105b или 105b' потока меньше. В случае,если скорость 105b потока будет наименьшей,тогда клапан 103 управления потоком оставляют в полностью открытом положении и определяют зависимое установочное значение 122 для скорости потока сжиженного природного газа,протекающего через клапан 103' управления потоком. При этом зависимое установочное значение 122 определяется так, чтобы скорость 105b' потока была равна скорости 105b потока. 12 На основе разности между измеренной скоростью 105 а' потока и ее установочным значением 122 генерируют выходной сигнал 123,который регулирует положение управляющего клапана 103'. Регулировку выполняют таким образом, чтобы абсолютное значение разности было на уровне ниже заданной нормы. В дополнительном варианте выполнения также учитывается несбалансированность скоростей одного из потоков хладагента. В качестве примера используется скорость потока тяжелого смешанного хладагента. Значения этих скоростей 60d и 60d' потока поступают в дополнительный контроллер 110 потока. Оба клапана 103 и 103' управления потоком переводят в полностью открытое положение, и дополнительный контроллер 110 потока определяет, какая из двух измеренных скоростей потока 105b или 105b' меньше. Если теперь скорость 105b' потока будет наименьшей, то клапан 103' управления потоком оставляют в полностью открытом положении и определяют зависимое установочное значение 120 для скорости потока сжиженного природного газа, протекающего через клапан 103 потока. Для определения зависимого установочного значения 120 дополнительный контроллер 110 потока определяет (i) отношение измеренной скорости 105b потока сжиженного природного газа, выходящего из первого теплообменника, к измеренной скорости 60d потока тяжелого смешанного хладагента, подаваемого на первый теплообменник 2, и (ii) отношение измеренной скорости 105b' потока сжиженного природного газа,выходящего из второго теплообменника 2', к измеренной скорости 60d' потока тяжелого смешанного хладагента, подаваемого во второй теплообменник 2'. И затем частное этих двух отношений сравнивают с установленным оператором значением для этого частного, причем это установленное оператором заданное значение представляет собой сигнал 125 установленного значения, подаваемый на дополнительный контроллер 110 потока. На основе разности между измеренной скоростью 105 а потока и ее установленным значением 120 генерируют выходной сигнал 126,который регулирует положение клапана 103 управления. Регулировку выполняют таким образом, чтобы абсолютное значение разности находилось ниже заданной нормы. Вместо использования отношения к скорости потока тяжелого смешанного хладагента 60d и 60d', отношение также может быть получено с использованием скорости потока легкого смешанного хладагента или скорости потока всего смешанного хладагента. В дополнительном варианте выполнения скорости потока сжиженного природного газа из теплообменников 2 и 2' балансируют с использованием температуры этих потоков. С этой целью контроллер температуры (не представ 13 лен) производит сравнение температуры сжиженного природного газа в трубопроводе 100 с температурой сжиженного природного газа в трубопроводе 100'. Контроллер температуры вначале определяет поток, имеющий наивысшую температуру, и затем производит регулировку установочного значения для контроллера потока этого потока с тем, чтобы уменьшить температуру этого потока сжиженного природного газа. В вышеописанных вариантах выполнения настоящего изобретения выходные сигналы для регулировки скоростей потока хладагентов определяют по (i) измеренным скоростям потока хладагентов и (ii) установленному оператором значению для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. Однако, вместо использования измеренных значений скорости потока одного или другого хладагентов, может использоваться заданное значение, установленное оператором для этого хладагента. То же относится к определению зависимого установочного значения для скорости потока продукта сжиженного природного газа. Для исключения значительных изменений температуры потока продукта сжиженного природного газа может быть введена задержка в сигнал 95, то есть в установленное значение скорости потока продукта сжиженного природного газа. Скорости потока представляют собой скорости потока массы, и они являются результатом соответствующих измерений вверх по потоку от клапана управления потоком. Кроме того,температуру потока соответственно измеряют вверх по потоку от клапана управления потоком. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ управления производством потока продукта сжиженного природного газа,получаемого путем отбора тепла природного газа в теплообменнике, в котором природный газ находится в косвенном тепловом обмене с расширенным тяжелым смешанным хладагентом и расширенным легким смешанным хладагентом, в которомa) измеряют температуру и скорость потока продукта сжиженного природного газа и измеряют скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента;b) выбирают скорость потока тяжелого смешанного хладагента, легкого смешанного хладагента или всего смешанного хладагента для получения установленного оператором заданного значения и генерируют первый выходной сигнал, предназначенный для регулировки скорости потока тяжелого смешанного хладагента, и второй выходной сигнал, предназначенный для регулировки скорости потока легко 004468 14 го смешанного хладагента, с использованием установленного оператором заданного значения для скорости потока одного из хладагентов,скорости потока тяжелого и легкого смешанных хладагентов и установленного оператором заданного значения для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента;c) регулируют скорости потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента в соответствии с первым и вторым выходными сигналами;d) определяют зависимое установочное значение для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов так, чтобы температура потока продукта сжиженного природного газа поддерживалась на установленном оператором заданном значении, и определяют зависимое установочное значение скорости потока продукта сжиженного природного газа с использованием зависимого установочного значения для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов и скорости потока одного из хладагентов и е) поддерживают скорости потока продукта сжиженного природного газа на его зависимом установочном значении. 2. Способ по п.1, в котором в соответствии с этапом b) выбирают скорости потока тяжелого смешанного хладагента для установки оператором заданного значения, генерируют первый выходной сигнал для регулировки скорости потока тяжелого смешанного хладагента с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для скорости потока тяжелого смешанного хладагента, генерируют второй выходной сигнал для регулирования скорости потока легкого смешанного хладагента с использованием скоростей потока тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента и устанавливаемого оператором заданного значения для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. 3. Способ по п.1, в котором в соответствии с этапом b) выбирают скорости потока легкого смешанного хладагента для установки оператором заданного значения, генерируют второй выходной сигнал для регулирования скорости потока легкого смешанного хладагента с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для скорости потока легкого смешанного хладагента и генерируют первый выходной сигнал для регулирования скорости потока тяжелого смешанного хладагента, используя скорости потоков тяжелого смешанного хладагента и легкого смешанного хладагента и устанавливаемое оператором заданное значение для отношения скорости потока тяжелого сме 15 шанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. 4. Способ по п.1, в котором в соответствии с этапом b) выбирают скорости потока всего смешанного хладагента для установки оператором заданного значения и генерируют первый выходной сигнал для регулирования скорости потока тяжелого смешанного хладагента и второго выходного сигнала для регулирования скорости потока легкого смешанного хладагента,используя устанавливаемое оператором заданное значение для скорости потока всего смешанного хладагента, скорости потоков тяжелого и легкого смешанных хладагентов и устанавливаемое оператором заданное значение для отношения скорости потока тяжелого смешанного хладагента к скорости потока легкого смешанного хладагента. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором один из хладагентов на этапе d) представляет собой тяжелый смешанный хладагент. 6. Способ по любому из пп.1-4, в котором один из хладагентов на этапе d) представляет собой легкий смешанный хладагент. 7. Способ по любому из пп.1-4, в котором один из хладагентов на этапе d) представляет общий смешанный хладагент. 8. Способ по любому из пп.1-4, в котором в соответствии с этапом d) генерируют выходной сигнал с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для отношения скорости потока продукта сжиженного природного газа к скорости потока одного из хладагентов и скорости потока одного из хладагентов; генерируют второй выходной сигнал с использованием устанавливаемого оператором заданного значения для температуры и измеренного значения температуры; и перемножают выходные сигналы на весовой коэффициент и суммируют весовые сигналы для получения зависимого установочного значения для скорости потока продукта сжиженного природного газа. 9. Способ по п.8, в котором один из хладагентов представляет собой тяжелый смешанный хладагент. 10. Способ по п.8, в котором один из хладагентов представляет собой легкий смешанный хладагент. 11. Способ по п.8, в котором один из хладагентов представляет собой общий смешанный хладагент. 12. Способ по любому из пп.1-11, в котором смешанный хладагент, используемый для отбора тепла от природного газа, сжимают с помощью компрессора, приводимого в действие посредством соответствующего привода, причем в этом способе дополнительно измеряют мощность, передаваемую приводом, и отключают устанавливаемое оператором заданное значение для скорости потока одного из хладагентов на этапе b), если мощность достигает заранее определенного максимального значения 16 для того, чтобы увеличение установленного оператором заданного значения для скорости потока одного из хладагентов было невозможным. 13. Способ по п.12, в котором привод выполнен в виде газовой турбины и в котором температуру газа на выходе газовой турбины используют как меру мощности привода. 14. Способ управления производством потока продукта сжиженного природного газа,получаемого путем отбора тепла от природного газа в двух параллельных теплообменниках, в котором в каждом из теплообменников природный газ находится в косвенном тепловом обмене с расширенным тяжелым смешанным хладагентом и расширенным легким смешанным хладагентом, в котором сжиженный газ из двух теплообменников комбинируют для формирования потока продукта сжиженного природного газа, в котором скоростью потока хладагентов,подаваемых в каждый из теплообменников, и температурой и скоростью потока продукта сжиженного природного газа управляют в соответствии с любым из способов по пп.1-13 и в котором скорость потока одного из хладагентов,указанных на этапе d), представляет собой сумму скоростей потоков этого хладагента в теплообменник, причем этот способ дополнительно содержит следующие этапы: 1) сжиженный природный газ направляют из каждого из теплообменников через трубопровод, в котором установлен управляющий клапан, и измеряют скорости двух потоков сжиженного природного газа, протекающего через трубопроводы; 2) полностью открывают управляющие клапаны, выбирают клапан с наименьшей скоростью потока сжиженного природного газа в полностью открытом положении, и этот клапан оставляют в полностью открытом положении; 3) определяют зависимое установочное значение для скорости потока сжиженного природного газа, протекающего через трубопровод,на котором установлен другой клапан так, чтобы эта скорость потока была равна измеренной скорости потока сжиженного природного газа,протекающего через трубопровод, в котором установлен клапан, находящийся в полностью открытом положении; и 4) поддерживают скорость потока сжиженного природного газа из второго теплообменника на его зависимом установочном значении. 15. Способ по п.14, в котором в соответствии с этапом 3) определяют зависимое установочное значение для скорости потока природного газа, протекающего через трубопровод, в котором установлен другой клапан, с использованием измеренных скоростей потока сжиженного природного газа от первого и второго теплообменников, скоростей потока одного из хладагентов, подаваемых в теплообменники, и уста 17 навливаемого оператором заданного значения для частного отношения скорости потока сжиженного природного газа, выходящего из первого теплообменника, к скорости потока одного из хладагентов, подаваемых в первый теплообменник, и отношения скорости потока сжиженного природного газа, выходящего из второго теплообменника к скорости потока, с которой этот хладагент подают во второй теплообменник. 16. Способ по п.14, в котором в соответствии с этапами 2), 3) и 4) сравнивают измеренную температуру сжиженного природного газа из первого теплообменника с температурой 18 сжиженного природного газа из второго теплообменника; определяют поток, имеющий высшую температуру; поддерживают скорость потока сжиженного природного газа, имеющего самую низкую температуру, на установленном для него оператором заданном значении; определяют зависимое установочное значение для скорости потока, имеющего высшую температуру, с тем, чтобы уменьшить температуру этого потока сжиженного природного газа; и поддерживают скорость этого потока на ее зависимом установочном значении.
МПК / Метки
МПК: F25J 1/02
Метки: газа, природного, производством, продукта, сжиженного, управление, потока
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-4468-upravlenie-proizvodstvom-potoka-produkta-szhizhennogo-prirodnogo-gaza.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Управление производством потока продукта сжиженного природного газа</a>
Предыдущий патент: Способ и устройство для акустической телеметрии в скважине
Следующий патент: Способ и установка для разделения газовой смеси и газы, полученные при помощи этой установки
Случайный патент: Замещённые индазолы, композиции, содержащие указанные индазолы, способ их получения и применение