电动调节阀自适应控制在天然气调压中的应用

摘 要：天然气分输站因距离下游用户门站较近、管存较少，当下游用户用气量变化较大时，分输站调压系统跟不上用气量的变化，使得分输站出站压力变化较大，当超出安全截断阀切断压力时，输气中断，长此下去，不但降低了设备的使用寿命，增加了场站人员工作量，而且带来了较大的安全隐患。本文就天然气分输站调压系统中增加电动调节阀自适应控制进行以下浅析。

关键词：调压 电动调节阀 自适应控制 操作

一、前言

天然气作为一种洁净的能源，越来越受到人们的青睐。在整个集输系统中，天然气分输站在整个输气工艺中占很大的比重，是非常重要的环节，其可靠性在很大程度上决定影响整个管输系统的安全，而调压系统在天然气分输站中又起着举足轻重的作用。要保证场站安全平稳地调压供气不难，但对于距离较近、管存较少、用气量变化较大的用户使用常用的压力调、流量调就比较困难了，为此我们新增设了一种调压方式-电动调节阀自适应控制。

二、技术原理

自适应控制系统与原站控系统相结合，共同构成天然气管道分输自适应控制系统整体。原站控系统包括PLC、RCI、站控机、现场仪表、第三方智能设备等，自适应控制系统则是一台工作站。

在整个分输站场控制系统中，由PLC采集现场各种工艺参数，其中压力、温度、阀位等信号由PLC数据采集模块直接采集，流量信号由RCI与流量计算机通讯采集后写入PLC寄存器，PLC所有信息通过HMI展示，操作人员可以在HMI中设置各种控制参数。自适应控制系统则从PLC读取所需的标况流量、调压撬进出口压力、电动调节阀阀位反馈、压力设定值、流量设定值等数据，根据所选择的自适应控制策略计算出阀位开度控制量，并向PLC写入该控制量，再由PLC经数模转换后输出至现场电动调节阀执行机构，实现最终的控制功能。

整个系统组成结构如下图所示：

三、电动调节阀操作面板修改

对电动调节阀操原有操作面板有所修改，增加了“切换”页，如图2所示，该页已调整至第3页，即目前电动调节阀操作面板中从第1页开始，依次是“方式”、“操作”、“切换”、“压力调”、“流量调”、“信息”、“趋势”。

在“切换”页中增加了“满足自适应控制条件”和“自适应控制使能”的状态显示，以及“使能自适应控制勾选框”。

电动调节阀满足自适应控制条件，则对应图标将显示绿色：

电动调节阀在以下5个条件同时满足时，才会满足该阀自适应控制条件：

1.阀处于站控状态；

2.阀处于远控状态（无故障）；

3.阀处于自动控制（硬件自动）；

4.PLC与自适应控制系统通信状态正常；

5.阀处于压力或流量自动控制。

电动调节阀在满足自适应控制条件后，使能自适应控制（在使能自适应控制勾选框前打钩 ），这时自适应控制使能状态的对应图标将显示绿色： ，电动调节阀将会切到自适应控制，由自适应控制系统进行控制。

四、系统配置图界面的修改

系统配置图界面在原来的基础上增加了自适应控制系统图形，如图3所示，自适应控制系统实际上就是操作台上新增的电脑，它采用双网接入到SCADA系统两台Cisco交换机。

如果自适应控制系统与PLC的通信中断，则自适应控制器连接到局域网的两根网线将会变成红色，同时触发PLC与自适应控制系统通信中断报警，在报警信息栏中有报警显示。

五、结束语

天然气管道分输自适应控制系统运行稳定，实现了控制超调量小于5%，调节阀动作变化率降低10%，实现PID参数的自整定的预期目标。解决了由于用户用气负荷的大幅度变化、站场与用户间管存小、调节阀PID参数设置不合理等诸多因素，造成的调节阀的动作过于频繁、响应滞后、开度变化剧烈的问题，提高了控制水平，应用效果良好，具有推广价值。