某成品油管道控制逻辑分析与优化
发布时间：2021-06-30 20:28
某成品油管道具有沿线地形起伏大、运行压力高、工艺水力条件复杂等特点,对水击控制要求较高,PID自动控制相比人工控制有明显的优势。本文对该管道设计阶段制定的控制逻辑进行了校核和优化,为将来现场投用PID自动控制提供参考,从而打造一条“平安管道、绿色管道、智慧管道”。本文首先利用SPS软件建立了该管道的物理模型及控制系统,对模型进行稳态分析表明可用于该管道的仿真模拟。然后基于MATLAB和Simulink,通过系统辨识得到被控对象传递函数,并采用遗传算法和优化函数等对管道PID控制系统参数进行了自整定寻优,经验证控制品质较好。接着以设计输量为初始稳态,在不同水击工况下对该管道进行瞬态仿真分析,校核了设计阶段制定的71项控制逻辑,其中16项不合理,分析不合理原因并有针对性的进行了优化,保障了管道和设备的安全。最后针对发生概率相对较大的可越站泵站意外停电事故,分别从经济性和可靠性出发,利用水力坡降线平移法和隐枚举法得到新稳态目标状态,并制定了降量输送的水击超前保护优化方案。以上研究内容对保障该管道的安全可靠和经济高效运行具有重要意义。
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
首站仿真模型
中国石油大学（北京）硕士专业学位论文-11-图2.3中间泵站仿真模型Fig.2.3Intermediatepumpstationsimulationmodel2.2.3模型控制系统建立该管道采用集散控制体系，即调控中心制和泵站分散控制，全线实施调控中心远控、站控系统控制和就地手动控制的三级控制。采用“自动压力调节”、“泵机组连锁跳车保护”、“泄压保护”和“水击超前保护”等多重调节控制手段，实现全线安全自动密闭输油，控制顺序为：先压力调节、后连锁、再泄压。（1）自动压力调节系统和泄压系统输油管道自动控制系统是典型的选择性控制系统。从组成看，它主要包括三部分：检测元件（测量元件、变送器）、控制器和执行器（调节阀或调速泵等）。该管道出站压力调节系统采用出站压力和主输泵入口汇管压力选择性调节，当主泵入口汇管压力低于压力报警设定值或出站压力高于压力报警设定值时，调节系统自动切换到保护性调节回路。调节阀通过控制阀门的开度，保证进出站压力在设定值范围内，即进站不欠压，出站不超压[14-15]。在该管道首站的出站、中间泵站的进出站和末站的进站处均设置了高低压泄压系统。泄压系统是输油管道必不可少的压力保护系统，当自动压力调节和跳泵不起保护作用、干线压力超过泄压设定值时，泄压系统将启动，将管道内油品泄放到泄压罐中，从而起到保护管道及设备的作用。管道调节阀和泄压阀设定值见表2.5。
中国石油大学（北京）硕士专业学位论文-13-2.3模型稳态分析本论文在调研管道运行现状、收集众多管道基础参数和现场运行数据的基础上，利用国际公认的先进仿真软件SPS，将流体、管段、泵、阀、控制逻辑等模型结合，建立了该管道的仿真模型。当管道在设计输量（1039m3/h）满负荷运行时，所有泵站全部投入运行，各站的泵机组为3开1备。输送油品按0#柴油计算，得到设计输量下柴油稳态运行的水力坡降线见图2.4和压力曲线见图2.5。图2.4稳态工况下的管道全线水力坡降线图Fig.2.4Thewholepipelinehydranlicgradientmapundersteadystate图2.5稳态工况下的管道全线压力分布图Fig.2.5Thewholepipelinepressuredistributionundersteadystate
【参考文献】：
期刊论文
[1]成品油管道控制逻辑仿真分析与改进[J]. 任亮,宫敬. 油气田地面工程. 2018(06)
[2]基于SPS的水击超前保护方案分析与优化[J]. 任亮,温凯,宫敬,王颖. 油气田地面工程. 2018(04)
[3]多源单汇多批次顺序输送管道调度优化[J]. 张浩然,梁永图,王宁,任玉鸿,邵奇. 石油学报. 2015(09)
[4]PID控制对输油管道运行的影响及防控措施[J]. 魏亮. 油气储运. 2015(11)
[5]论SCADA系统在长输管道中的应用[J]. 杨斌,仝望斐. 山西电子技术. 2014(06)
[6]TLNET和SPS在输油管道仿真中的应用[J]. 李欣泽. 管道技术与设备. 2014(01)
[7]基于SPS的输油管道典型事故瞬态工况分析[J]. 肖杰,郑云萍,华红玲,夏丹,刘晓红. 油气储运. 2013(12)
[8]基于SPS的输油管道工艺分析[J]. 刘祎飞,李可,张琳,苏欣. 天然气与石油. 2012(02)
[9]基于临界比例度法整定PID控制器参数的仿真研究[J]. 孙跃光,林怀蔚,周华茂,杨小玲. 现代电子技术. 2012(08)
[10]大惯性对象控制器参数寻优的目标函数研究[J]. 马平,潘洪洲,周宇华. 自动化仪表. 2011(07)
硕士论文
[1]天然气长输管网优化运行控制模型的研究[D]. 张召昕.中国石油大学（华东） 2013
本文编号：3258438
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
首站仿真模型
中国石油大学（北京）硕士专业学位论文-11-图2.3中间泵站仿真模型Fig.2.3Intermediatepumpstationsimulationmodel2.2.3模型控制系统建立该管道采用集散控制体系，即调控中心制和泵站分散控制，全线实施调控中心远控、站控系统控制和就地手动控制的三级控制。采用“自动压力调节”、“泵机组连锁跳车保护”、“泄压保护”和“水击超前保护”等多重调节控制手段，实现全线安全自动密闭输油，控制顺序为：先压力调节、后连锁、再泄压。（1）自动压力调节系统和泄压系统输油管道自动控制系统是典型的选择性控制系统。从组成看，它主要包括三部分：检测元件（测量元件、变送器）、控制器和执行器（调节阀或调速泵等）。该管道出站压力调节系统采用出站压力和主输泵入口汇管压力选择性调节，当主泵入口汇管压力低于压力报警设定值或出站压力高于压力报警设定值时，调节系统自动切换到保护性调节回路。调节阀通过控制阀门的开度，保证进出站压力在设定值范围内，即进站不欠压，出站不超压[14-15]。在该管道首站的出站、中间泵站的进出站和末站的进站处均设置了高低压泄压系统。泄压系统是输油管道必不可少的压力保护系统，当自动压力调节和跳泵不起保护作用、干线压力超过泄压设定值时，泄压系统将启动，将管道内油品泄放到泄压罐中，从而起到保护管道及设备的作用。管道调节阀和泄压阀设定值见表2.5。
中国石油大学（北京）硕士专业学位论文-13-2.3模型稳态分析本论文在调研管道运行现状、收集众多管道基础参数和现场运行数据的基础上，利用国际公认的先进仿真软件SPS，将流体、管段、泵、阀、控制逻辑等模型结合，建立了该管道的仿真模型。当管道在设计输量（1039m3/h）满负荷运行时，所有泵站全部投入运行，各站的泵机组为3开1备。输送油品按0#柴油计算，得到设计输量下柴油稳态运行的水力坡降线见图2.4和压力曲线见图2.5。图2.4稳态工况下的管道全线水力坡降线图Fig.2.4Thewholepipelinehydranlicgradientmapundersteadystate图2.5稳态工况下的管道全线压力分布图Fig.2.5Thewholepipelinepressuredistributionundersteadystate
【参考文献】：
期刊论文
[1]成品油管道控制逻辑仿真分析与改进[J]. 任亮,宫敬. 油气田地面工程. 2018(06)
[2]基于SPS的水击超前保护方案分析与优化[J]. 任亮,温凯,宫敬,王颖. 油气田地面工程. 2018(04)
[3]多源单汇多批次顺序输送管道调度优化[J]. 张浩然,梁永图,王宁,任玉鸿,邵奇. 石油学报. 2015(09)
[4]PID控制对输油管道运行的影响及防控措施[J]. 魏亮. 油气储运. 2015(11)
[5]论SCADA系统在长输管道中的应用[J]. 杨斌,仝望斐. 山西电子技术. 2014(06)
[6]TLNET和SPS在输油管道仿真中的应用[J]. 李欣泽. 管道技术与设备. 2014(01)
[7]基于SPS的输油管道典型事故瞬态工况分析[J]. 肖杰,郑云萍,华红玲,夏丹,刘晓红. 油气储运. 2013(12)
[8]基于SPS的输油管道工艺分析[J]. 刘祎飞,李可,张琳,苏欣. 天然气与石油. 2012(02)
[9]基于临界比例度法整定PID控制器参数的仿真研究[J]. 孙跃光,林怀蔚,周华茂,杨小玲. 现代电子技术. 2012(08)
[10]大惯性对象控制器参数寻优的目标函数研究[J]. 马平,潘洪洲,周宇华. 自动化仪表. 2011(07)
硕士论文
[1]天然气长输管网优化运行控制模型的研究[D]. 张召昕.中国石油大学（华东） 2013
本文编号：3258438
本文链接：https://www.wllwen.com/shekelunwen/ljx/3258438.html
