一种输油管道调压装置及其输油管道调压方法与流程

本发明涉及输油管道技术领域，具体而言，涉及一种输油管道调压装置及其输油管道调压方法。

背景技术：

在输油管道站场，为满足管道的正常运行需对输油管道的流量和压力进行检测及控制。以往对于泵站的进出站压力的调节方式主要采用两种方法：方法一，根据进出站的压力传感器，通过进出站的两路pid控制器调整变频调速泵的转速，从而控制泵站进出口压力；方法二，根据进出站的压力传感器，通过进出站的两路pid控制器调整主泵出口调节阀的开度，从而控制泵站进出口压力。

随着变频器技术的普及，变频调速泵的大量使用，越来越多的输油站场配备了变频调速泵和调节阀两种调压设备。如果简单的将两种调压设备的全部投用pid控制将造成系统的不稳定，相同的压力设定值会使两个不同的调压设备相互干扰震动。目前，通常的解决办法是变频调速泵运行在pid压力控制时，调节阀手动阀位控制；而调节阀pid压力控制时，变频调速泵手动转速控制。在变频调速泵和调节阀这两种调压设备中，只有一个能够投用pid压力控制。

这种方法存在以下缺点：一、变频调速泵进行pid压力控制的范围较小，只支持最低转速到最高转速之间，无法对变频调速泵的全扬程范围进行调压；二、变频调速泵降到最低转速压力仍然过高，需要将变频调速泵手动设定在最低转速，并将调节阀切换为pid压力控制继续调压，这一过程只能人工手动完成；三、变频调速泵手动转速控制下，调节阀pid压力控制全开后，压力打不到设定值且泵的转速仍有余力，必须人工将调节阀切换手动阀位控制至全开，并将变频调速泵切换至pid压力控制。

总体来说，变频调速泵与调节阀配合调压必须人工手动完成，费时费力，存在切换操作不够及时和误操作风险。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输油管道调压装置及其输油管道调压方法，通过对变频调速泵和调节阀的联合调压控制，实现变频调速泵和调节阀的四种调压控制模式之间的切换。

本发明提供了一种输油管道调压装置，包括：

第一压力控制器，其一端连接第一压力变送器；

第二压力控制器，其一端连接所述第一压力变送器；

第三压力控制器，其一端连接第五压力变送器；

第四压力控制器，其一端连接所述第五压力变送器；

第一低选控制器，其第一端连接所述第一压力控制器，第二端连接所述第四压力控制器；

第一手/自动切换开关，其一端连接所述第一低选控制器第三端，另一端连接变频调速泵；

第二低选控制器，其第一端连接所述第二压力控制器，第二端连接所述第三压力控制器；

第二手/自动切换开关，其一端连接所述第二低选控制器第三端，另一端连接调节阀；

其中，所述第一压力变送器、所述变频调速泵、所述调节阀和所述第五压力变送器依次设置在工艺管线的首端和末端之间。

作为本发明进一步的改进，所述第一压力控制器通过第一仪表电缆与所述第一压力变送器连接，所述第二压力控制器通过第二仪表电缆与所述第一压力变送器连接，所述第三压力控制器通过第三仪表电缆与所述第五压力变送器连接，所述第四压力控制器通过第四仪表电缆与所述第五压力变送器连接；

所述第一低选控制器通过第五仪表电缆与所述第一压力控制器连接，所述第一低选控制器通过第八仪表电缆与所述第四压力控制器连接，所述第一手/自动切换开关通过第九仪表电缆与所述第一低选控制器连接，所述第一手/自动切换开关通过第十一仪表电缆与所述变频调速泵连接；

所述第二低选控制器通过第六仪表电缆与所述第二压力控制器连接，所述第二低选控制器通过第七仪表电缆与所述第三压力控制器连接，所述第二手/自动切换开关通过第十仪表电缆与所述第二低选控制器连接，所述第二手/自动切换开关通过第十二仪表电缆与所述调节阀连接。

作为本发明进一步的改进，所述第一压力变送器和所述变频调速泵之间的工艺管线上依次设置第一压力指示器、第一工艺闸阀、第二压力变送器和第二压力指示器，所述变频调速泵与所述调节阀之间的工艺管线上依次设置第三压力指示器、第三压力变送器、第二工艺闸阀、第四压力变送器、第四压力指示器、第一工艺球阀和第五压力指示器，所述调节阀与所述第五压力变送器之间的工艺管线上依次设置第六压力指示器和第二工艺球阀。

作为本发明进一步的改进，还包括旁路管线，其一端连接在所述第一压力指示器和所述第一工艺闸阀之间的工艺管线上，所述旁路管线另一端连接在所述第二工艺闸阀和所述第四压力变送器之间的工艺管线上，所述旁路管线上沿油品流向连接有止回阀。

作为本发明进一步的改进，所述工艺管线的首端和末端分别设置第一法兰和第二法兰。

本发明还提供了一种输油管道调压装置的输油管道调压方法，通过第一手/自动切换开关和第二手/自动切换开关分别切换变频调速泵和调节阀的投用状态，具体包括：

当所述变频调速泵的控制模式为手动时，所述第一手/自动切换开关直接设定所述变频调速泵转速；

当所述变频调速泵的控制模式为自动时，所述第四压力控制器控制所述变频调速泵自动转速；

当所述调节阀的控制模式为手动时，所述第二手/自动切换开关直接设定所述调节阀阀位开度；

当所述调节阀的控制模式为自动时，所述第三压力控制器控制所述调节阀自动阀位；

其中，所述变频调速泵和所述调节阀同时工作，且两者均选择手动控制模式或自动控制模式中的任意一种。

作为本发明进一步的改进，当所述变频调速泵的控制模式为自动时：

所述第一压力控制器和所述第四压力控制器开始工作，分别计算得到不同的泵转速，所述第一低选控制器从所述第一压力控制器和所述第四压力控制器的输出中选择较小泵转速输出给所述变频调速泵。

作为本发明进一步的改进，当所述调节阀的控制模式为自动时：

所述第二压力控制器和所述第三压力控制器开始工作，分别计算得到不同的阀位开度，所述第二低选控制器从所述第二压力控制器和所述第三压力控制器的输出中选择较小阀位开度输出给所述调节阀。

作为本发明进一步的改进，当所述变频调速泵和所述调节阀控制模式均为自动时：

设定各个压力控制器的压力设定值：所述第一压力控制器的压力设定值为sp1，所述第二压力控制器的压力设定值为sp1-△p1，所述第四压力控制器的压力设定值为sp2，所述第三压力控制器的压力设定值为sp2+△p2；

所述第一压力控制器和所述第四压力控制器开始工作，分别计算得到不同的泵转速，所述第一低选控制器从所述第一压力控制器和所述第四压力控制器的输出中选择较小泵转速输出给所述变频调速泵；

所述第二压力控制器和所述第三压力控制器开始工作，分别计算得到不同的阀位开度，所述第二低选控制器从所述第二压力控制器和所述第三压力控制器的输出中选择较小阀位开度输出给所述调节阀。

作为本发明进一步的改进，△p1＝0.05mpa，△p2＝0.1mpa。

本发明的有益效果为：

通过第一手/自动切换开关和第二手/自动切换开关操作，使得变频调速泵和调节阀联合调压控制模式灵活多变；

将低选保护即低选控制器应用于变频调速泵和调节阀两种调压设备上，大大降低了输油管道站场出站压力不超高和进站压力不超低两大风险；

通过压力设定值不同，变频调速泵和压力调节阀可同时投用pid压力控制，实现在线热备，大大提高输油管道站场压力控制稳定性、实时性和可靠性，具有控制精度高、速度快、运行稳定，便于实现和维护；

在保证优先使用变频调速泵节能压力的前提下，实现了压力调节阀在变频调速泵调压不足时及时自动介入，补充调节阀调压功能；

既节约能源，又弥补了调压范围小的短板，增强了整个联合调压装置的运行效率和安全性，同时优化节能。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种输油管道调压装置的结构示意图。

图中，

1、第一法兰；2、工艺管线；3、第一工艺闸阀；4、变频调速泵；5、第二工艺闸阀；6、旁路管线；7、止回阀；8、第一工艺球阀；9、调节阀；10、第二工艺球阀；11、第二法兰；12、第一压力变送器；13、第一压力指示器；14、第二压力变送器；15、第二压力指示器；16、第三压力指示器；17、第三压力变送器；18、第四压力变送器；19、第四压力指示器；20、第五压力指示器；21、第六压力指示器；22、第五压力变送器；23、第一压力控制器；24、第二压力控制器；25、第三压力控制器；26、第四压力控制器；27、第一低选控制器；28、第二低选控制器；29、第一手/自动切换开关；30、第二手/自动切换开关；31、第一仪表电缆；32、第二仪表电缆；33、第三仪表电缆；34、第四仪表电缆；35、第五仪表电缆；36、第六仪表电缆；37、第七仪表电缆；38、第八仪表电缆；39、第九仪表电缆；40、第十仪表电缆；41、第十一仪表电缆；42、第十二仪表电缆。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种输油管道调压装置，包括：四个压力控制器、两个低选控制器、两个手/自动切换开关、变频调速泵4和调节阀9。

第一压力控制器23一端连接第一压力变送器12，第二压力控制器24一端连接第一压力变送器12，第三压力控制器25一端连接第五压力变送器22，第四压力控制器26一端连接第五压力变送器22，第一低选控制器27第一端连接第一压力控制器23，第一低选控制器27第二端连接第四压力控制器26，第一手/自动切换开关29一端连接第一低选控制器27第三端，第一手/自动切换开关29另一端连接变频调速泵4，第二低选控制器28第一端连接第二压力控制器24，第二端连接第三压力控制器25，第二手/自动切换开关30一端连接第二低选控制器28第三端，第二手/自动切换开关30另一端连接调节阀9，其中，第一压力变送器12、变频调速泵4、调节阀9和第五压力变送器22依次设置在工艺管线2的首端和末端之间。

具体连接时，第一压力控制器23通过第一仪表电缆31与第一压力变送器12连接，第二压力控制器24通过第二仪表电缆32与第一压力变送器12连接，第三压力控制器25通过第三仪表电缆33与第五压力变送器22连接，第四压力控制器26通过第四仪表电缆34与第五压力变送器22连接。第一低选控制器27通过第五仪表电缆35与第一压力控制器23连接，第一低选控制器27通过第八仪表电缆38与第四压力控制器26连接，第一手/自动切换开关29通过第九仪表电缆39与第一低选控制器27连接，第一手/自动切换开关29通过第十一仪表电缆41与变频调速泵4连接。第二低选控制器28通过第六仪表电缆36与第二压力控制器24连接，第二低选控制器28通过第七仪表电缆37与第三压力控制器25连接，第二手/自动切换开关30通过第十仪表电缆40与第二低选控制器28连接，第二手/自动切换开关30通过第十二仪表电缆42与调节阀9连接。

该管道调压装置应用时，第一压力变送器12和变频调速泵4之间的工艺管线2上依次设置第一压力指示器13、第一工艺闸阀3、第二压力变送器14和第二压力指示器15，变频调速泵4与调节阀9之间的工艺管线2上依次设置第三压力指示器16、第三压力变送器17、第二工艺闸阀5、第四压力变送器18、第四压力指示器19、第一工艺球阀8和第五压力指示器20，调节阀9与第五压力变送器22之间的工艺管线2上依次设置第六压力指示器21和第二工艺球阀10。

还包括旁路管线6，其一端连接在第一压力指示器13和第一工艺闸阀3之间的工艺管线2上，旁路管线6另一端连接在第二工艺闸阀5和第四压力变送器18之间的工艺管线2上，旁路管线6上沿油品流向连接有止回阀7。

工艺管线2的首端和末端分别设置第一法兰1和第二法兰11。

其中，变频调速泵4为离心泵，可以有多种控制选择，紧凑式结构、流量范围宽、扬程范围宽，适用于输油管道，流量均匀、运转平稳、振动小，不需要特别减震的基础，设备安装、维护检修费用较低。

本装置撬装露天设计，其防护等级为ip65，防爆等级为exdiibt4，完全满足露天环境及现场防爆要求。该装置与工艺管道之间采用标准法兰连接，且适用于高压力的工况。

本装置在保证优先使用变频调速泵节能压力的前提下，实现了压力调节阀在变频调速泵调压不足时及时自动介入，补充调节阀调压功能。本装置既节约能源，又弥补了调压范围小的短板，增强了整个压力控制系统的运行效率和安全性，同时优化节能。

实施例2，一种输油管道调压装置的输油管道调压方法，该输油管道调压方法基于实施例1所述的输油管道调压装置，通过第一手/自动切换开关29和第二手/自动切换开关30分别切换变频调速泵4和调节阀9的投用状态，具体包括：

当变频调速泵4的控制模式为手动时，第一手/自动切换开关29直接设定变频调速泵4转速；

当变频调速泵4的控制模式为自动时，第四压力控制器26控制变频调速泵4自动转速；

当调节阀9的控制模式为手动时，第二手/自动切换开关30直接设定调节阀9阀位开度；

当调节阀9的控制模式为自动时，第三压力控制器25控制调节阀9自动阀位；

其中，变频调速泵4和调节阀9同时工作，且两者均选择手动控制模式或自动控制模式中的任意一种。

也就是说，该方法通过第一手/自动切换开关29和第二手/自动切换开关30的操作，可以切换变频调速泵4和调节阀9pid压力控制的投用状态。根据pid压力控制的投用状态，整个输油管道变频泵与调节阀联合调压装置具有四种工作模式：(1)变频调速泵手动转速控制+调节阀手动阀位控制；(2)变频调速泵自动压力控制+调节阀手动阀位控制；(3)变频调速泵手动转速控制+调节阀自动压力控制；(4)变频调速泵自动压力控制+调节阀自动压力控制。

当变频调速泵4的控制模式为自动时：将第一低选控制器27应用于变频调速泵4上，接入方法为：将第一低选控制器27的两个输入端分别接入与第一压力变送器12连接的第一压力控制器23和与第五压力变送器22连接的第四压力控制器26，第一低选控制器27的输出端接入变频调速泵4；第一压力控制器23和第四压力控制器26开始工作，分别计算得到不同的泵转速，第一低选控制器27从第一压力控制器23和第四压力控制器26的输出中选择较小泵转速输出给变频调速泵4。

当调节阀9的控制模式为自动时：将第二低选控制器28应用于调节阀9上，接入方法为：将第二低选控制器28的两个输入端分别接入与第一压力变送器12连接的第二压力控制器24和与第五压力变送器22连接的第三压力控制器25，第二低选控制器28的输出端接入调节阀9；第二压力控制器24和第三压力控制器25开始工作，分别计算得到不同的阀位开度，第二低选控制器28从第二压力控制器24和第三压力控制器25的输出中选择较小阀位开度输出给调节阀9。

而当变频调速泵4和调节阀9控制模式均为自动时：将第一低选控制器27和第二低选控制器28分别应用于变频调速泵4和调节阀9这两种调压设备上，接入方法为：将第一低选控制器27的两个输入端分别接入与第一压力变送器12连接的第一压力控制器23和与第五压力变送器22连接的第四压力控制器26，第一低选控制器27的输出端接入变频调速泵4，将第二低选控制器28的两个输入端分别接入与第一压力变送器12连接的第二压力控制器24和与第五压力变送器22连接的第三压力控制器25，第二低选控制器28的输出端接入调节阀9。此时，还需要设定各个压力控制器的压力设定值，并确保第一压力控制器23的压力设定值和第二压力控制器24的压力设定值保持差值，将第三压力控制器25和第四压力控制器26的压力设定值保持差值，保持差值是为了实现变频调速泵4和调节阀9自动联调功能，保持整个联合调压装置的鲁棒性，避免了因压力设定值一致造成控制不稳定的情况。在设定各个压力控制器的压力设定值时：将第一压力控制器23的压力设定值为sp1，第二压力控制器24的压力设定值为sp1-△p1，第四压力控制器26的压力设定值为sp2，第三压力控制器25的压力设定值为sp2+△p2，通常，△p1＝0.05mpa，△p2＝0.1mpa。设定压力设定值完成后，第一压力控制器23和第四压力控制器26开始工作，分别计算得到不同的泵转速，第一低选控制器27从第一压力控制器23和第四压力控制器26的输出中选择较小泵转速输出给变频调速泵4；第二压力控制器24和第三压力控制器25开始工作，分别计算得到不同的阀位开度，第二低选控制器28从第二压力控制器24和第三压力控制器25的输出中选择较小阀位开度输出给调节阀9。

其中，当变频调速泵4的控制模式从手动切为自动时，对四压力控制器26做无扰动切换，对第一压力控制器23不做无扰动切换，使得变频调速泵4在第四压力控制器26的控制下实现自动转速控制；当调节阀9的控制模式从手动切为自动时，对第三压力控制器25做无扰动切换，对第二压力控制器24不做无扰动切换，使得调节阀9在第三压力控制器25的控制下实现自动阀位控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。