一种燃气管道调压调流控制方法与流程

本发明属于燃气调压器调压领域，特别涉及一种调压器调压调流技术。

背景技术：

1、随着现代化、智能化步伐的不断推进，国内越来越多的城市开始组建天然气管网，沿线所需的天然气输配站也逐渐增多，各城市现在也已建立各自的城市门站，即供气系统，为辖区用户输送天然气。此供气系统中包含多个部件：气源、切换装置、调压装置、用户终端的用气装置、监控以及报警保护装置等。而在天然气供应、运输中一般含有多条支路，是一个多输入多输出系统，各支路间的压力、流量互相影响，一条支路的压力、流量变化会引起其他支路压力、流量的变化，即存在耦合关系，该耦合关系会引起支路压力骤增骤降，缩短支路设备的使用寿命或造成设备损坏等。为消除这种耦合关系，保证天然气管路压力平稳、流量均衡，关键就是对支路调压调流装置的控制。

2、天然气的非线性、时变性、不确定性、滞后性、多外扰等特点将严重影响调压调流控制系统的整体运行效率。目前，许多调压站依然依靠传统的调压调流模式来消除耦合影响，即人工调压和调压器调节。由于耦合关系的存在，工作人员往往要花费较长时间才能合理调节支路调压阀的出口压力、流量，甚至一不小心造成压力流量过大或过小引起事故；调压器调压不够精准，无法远程监测，且极易损坏。

3、现有技术一是申请号为：201711182625.4，申请名称为：一种自动限流调压器及自适应限流控制方法的专利申请，公开了一种自动限流调压器和自适应限流控制方法，如图1所示，通过判断气压输出端的气压是否超压，并在确定超压时通过控制器控制内部电磁阀的开闭状态以在气动限位装置内的腔体中形成压差，以推动气动限位装置中的活塞带动顶杆向阀杆方向移动，最终达到推动阀杆联动阀腔壁发生往阀口壁方向位移，从而实现自动限流的目的。

4、现有技术一基于调压器，通过控制电磁阀的开闭调整调压器内部的压差实现对流量的控制，降低燃气系统的限流设备的应用成本，提高限流设备安装效率、应用效率以及智能化水平的技术效果，但是，该控制方法只考虑了对流量的限制，未考虑压力调节的方法，且无指挥器控制调压器，调压器调节的误差较大。

5、现有技术二是申请号为：201310275956.8，申请名称为：压力控制装置、流量控制装置、压力控制方法及流量控制方法的专利申请，公开了压力控制装置、流量控制装置、压力控制方法及流量控制方法，如图2和3所示，在压力控制过程中，根据采集的压力值和设定的压力值，采用pd算法输出压力控制阀的开度，并通过限制部限制开度的大小，进而调节压力；如图4所示流量控制过程中，根据采集的流量值和设定的流量值，采用pd算法输出流量控制阀的开度，并通过限制部限制开度大小，进而调节流量。

6、现有技术二即使在pd系数等增益设定得大的情况下也能防止阻尼振荡和上冲而不改变增益，即使在使设定了大的设定压力值/流量值时也能在短时间内变化到稳定状态，不论设定压力值为多少都能使从初始状态到达到稳定状态所需的时间一致，但是，该控制方法中压力流量由单独的压力控制阀和流量控制阀控制，压力流量会互相影响，且改造成本较高。

技术实现思路

1、为了消除压力流量的耦合关系，本发明针对现有的带指挥器的间接作用式调压器，在自主开发的调压调流装置上，设计一套外循环+内循环的模糊pd调压调流控制方法，实现对压力流量的平滑调节。

2、本发明采用的技术方案为：一种燃气管道调压调流控制方法，基于的调压调流装置包括：调压调流控制气路，所述调压调流控制气路安装于各燃气支路旁，与各燃气支路指挥器和燃气支路通过气管连接；

3、所述调压调流控制气路包括：进气口球阀1、第一过滤器2、第二过滤器3、减压阀4、第一进气口电磁阀5、6-流量控制阀a、第二进气口电磁阀7、第一单向阀8、第二单向阀9、五通腔体10、第二流量控制阀11、泄气口电磁阀12、出气口球阀13、腔体内压力变送器14；

4、燃气管道支路上游气体经进气口a的进气口球阀1进入该燃气管道支路的调压调流控制气路，依次经第一过滤器2、第二过滤器3过滤掉气体中的杂质后，由减压阀4进行调节，将进气口压力减至某一需要的出口压力，然后经一个三通接头，将气体分为两路，这两路都依次高频电磁阀、单向阀后，进入五通腔体10，其中一路还装有流量控制阀，用于微调五通腔体压力，气体到达五通腔体10中，五通腔体10上装有高精度压力变送器，用于测量五通腔体10内的压力值，五通腔体10下侧为出气口c，该出气口c接入该燃气管道支路中指挥器的远程压力加载腔19，五通腔体10右侧为泄气口，泄气口出来的气体经第二流量控制阀11和泄气口电磁阀12控制，通过控制进气口a、泄气口的高频电磁阀来调节五通腔体10内的气压大小，进而调节出气口c流入指挥器远程压力加载腔19的气压大小，参与指挥器对气压、流量的调节；

5、所述控制方法具体包括以下步骤：

6、s1、plc以2hz的频率发送支路下游压力流量数据给单片机，单片机以10hz的频率通过adc采集五通腔体10内的压力；

7、s2、外循环采用模糊规则+pd控制器；以支路下游压力为输入量，若支路下游压力在外循环误差范围内且流量超出上限值，执行步骤s3；若支路下游压力超出外循环误差范围，执行步骤s4；

8、s3、单片机通过pwm控制泄气口电磁阀的开断次数，实现调流；

9、s4、单片机通过模糊pd算法调整内循环的设定腔体压力pqt_set；

10、s5、内循环中，若腔体压力超出内循环误差范围，单片机通过pwm控制进气口、泄气口电磁阀的开断次数，使腔体压力满足设定的腔体压力，实现调压。

11、本发明的有益效果：相比传统的调节方式，本发明针对现有的带指挥器的间接作用式调压器，在自主开发的调压调流装置上，设计一套外循环+内循环的模糊pd调压调流控制方法，实现平稳升压、降压，调节压力在误差范围内，流量快速调节，不超过最大限制，消除或减轻压力流量的耦合影响，调节精度高，减少人为操作的主观性、降低了劳动强度。

技术特征：

1.一种燃气管道调压调流控制方法，其特征在于，基于的调压调流装置包括：调压调流控制气路、指挥器远程压力加载腔(19)，所述调压调流控制气路安装于各燃气支路旁，与各燃气支路指挥器和燃气支路通过气管连接；

2.根据权利要求1所述的一种燃气管道调压调流控制方法，其特征在于，各燃气支路还包括：调压器(20)；记出气口c流入指挥器远程压力加载腔(19)的气压大小为p3；

3.根据权利要求12所述的一种燃气管道调压调流控制方法，其特征在于，pd控制器算法控制规律为：

4.根据权利要求3所述的一种燃气管道调压调流控制方法，其特征在于，在外循环中，采集的支路下游压力与设定的支路下游压力值相比较，得到误差eout，然后对误差进行微分运算得到误差变化率ec，eout和ec通过模糊pd控制器对kp和kd进行增量调节，实现对参数kp和kd的在线整定，再通过模糊pd控制器运算得到五通腔体设定压力调整量。

5.根据权利要求4所述的一种燃气管道调压调流控制方法，其特征在于，内循环中，采集的腔体压力与调整的五通腔体设定压力相比较，得到误差ein，若ein超过五通腔体压力误差，单片机通过pwm控制进气口、泄气口电磁阀的开断次数，使ein满足五通腔体压力误差。

技术总结
本发明公开一种燃气管道调压调流控制方法，应用于燃气管道调压调流领域，针对带指挥器的间接作用式调压器，在调压调流控制中，存在的压力流量由单独的压力控制阀和流量控制阀控制，压力流量会互相影响，且改造成本较高的问题；本发明针对现有的带指挥器的间接作用式调压器，在自主开发的调压调流装置上，设计一套外循环+内循环的模糊PD调压调流控制方法，实现平稳升压、降压，调节压力在误差范围内，流量快速调节，不超过最大限制，消除或减轻压力流量的耦合影响，调节精度高，减少人为操作的主观性、降低了劳动强度。

技术研发人员：孟祥印,雷鸿鹄,杨豪,徐启航,王志高
受保护的技术使用者：成都瑞特数字科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16