[发明专利]天然气管道分输电动调节阀控制系统及其方法

摘要

本发明提供了一种天然气管道分输电动调节阀控制系统及其方法，只需人工预先设定压力高限值、压力低限值和流量设定值，分输作业中系统将按照控制逻辑自动执行。在管道分输压力超高、过低或分输流量超高时，本发明所提供的控制系统无需人工实时监控和调整管道控制参数及模式，其可以自动切换控制模式，在以管道压力不超高、不过低为前提的安全工况中，按预先设定的流量值优先进行天然气分输作业，保障管道天然气分输过程安全、平稳，同时提升流量分输效率，节约人力资源。另一方面，本发明采用传感器冗余设计模块，降低了因外部单一传感器故障所导致的系统功能失效风险。

主权项

1.一种天然气管道分输电动调节阀控制系统，其特征在于，包括：传感器冗余设计模块，与天然气管道水力系统、数据采集和滤波容错模块分别连接，传感器冗余设计模块包括多个压力变送器，用于将天然气管道水力系统中天然气的流量数据和压力数据传感到数据采集和滤波容错模块；数据采集和滤波容错模块，还与压力和流量控制模块连接，数据采集和滤波容错模块用于采集流量数据和压力数据，对流量数据和压力数据进行滤波容错，获取压力测量值和流量测量值并发送到压力和流量控制模块；远程控制系统，与压力和流量控制模块连接，用于接收用户输入的流量设定值、高压保护设定值、低压保护设定值并发送到压力和流量控制模块；压力和流量控制模块，还与输出滤波模块连接，压力和流量控制模块用于根据压力测量值、流量测量值、流量设定值、高压保护设定值、低压保护设定值，获取电动调节阀控制信号并发送到输出滤波模块；输出滤波模块，还与电动调节阀连接，输出滤波模块用于对电动调节阀控制信号进行滤波，并将滤波后的电动调节阀控制信号发送到电动调节阀；电动调节阀，还与天然气管道水力系统连接，电动调节阀用于根据滤波后的电动调节阀控制信号，控制天然气管道水力系统中的流量和压力；压力和流量控制模块包括第一数据归一化转换器、第二数据归一化转换器、第三数据归一化转换器、流量控制PID单元、高压保护控制PID单元、低压保护控制PID单元、高选器、低选器、抗积分饱和模块，其中：第一数据归一化转换器、流量控制PID单元、高选器顺序连接，形成流量控制回路；第二数据归一化转换器、高压保护控制PID单元、高选器顺序连接，形成高压保护控制回路；第三数据归一化转换器、低压保护控制PID单元、低选器顺序连接，形成低压保护控制回路；高选器还与低选器、抗积分饱和模块分别连接；低选器还与抗积分饱和模块连接；抗积分饱和模块还与流量控制PID单元、高压保护控制PID单元、低压保护控制PID单元分别连接；第一数据归一化转换器用于根据流量测量值、流量设定值获取流量控制PID输入信号并发送到流量控制PID单元；流量控制PID单元用于根据流量控制PID输入信号获取流量控制PID输出信号并发送到高选器；第二数据归一化转换器用于根据压力测量值、高压保护设定值获取高压保护控制PID输入信号并发送到高压保护控制PID单元；高压保护控制PID单元用于根据高压保护控制PID输入信号获取高压保护控制PID输出信号并发送到高选器；第三数据归一化转换器用于根据压力测量值、低压保护设定值获取低压保护控制PID输入信号并发送到低压保护控制PID单元；低压保护控制PID单元用于根据低压保护控制PID输入信号获取低压保护控制PID输出信号并发送到低选器；高选器用于输入流量控制PID输出信号和高压保护控制PID输出信号，取两者中的较大值作为高选器输出信号输出；低选器用于输入高选器输出信号和低压保护控制PID输出信号，取两者中的较小值作为电动调节阀控制信号发送到输出滤波模块，同时激活低选器输出信号所对应的控制回路；抗积分饱和模块利用电动调节阀控制信号替换未被激活的2个控制回路的积分项的值。