Método para controlar un caudal de gas entre una pluralidad de flujos de gases.

Un método para controlar el caudal de gas entre uno o más flujos entrantes (12,

14) y uno o más flujos salientes (16, 18, 20) a través de una conjunción (22) que comprende el menos las etapas de:

(a) determinar el caudal de masas de al menos uno de los flujos entrantes (12, 14) para proporcionar uno o más valores de medición del caudal de masas entrante respectivo;

(b) determinar el flujo de masas de al menos uno de los flujos salientes (16, 18, 20) para proporcionar uno o más valores de medición del caudal de masas saliente respectivo;

(c) proporcionar un valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado comparando el agregado de todos los valores de medición de los caudales de masa entrantes de la etapa (a) con el agregado de todos los valores de medición de los caudales de masas salientes de la etapa (b) y añadir una componente de sesgo para proporcionar el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado;

(d) medir un indicativo de cantidad de la presión de gas en la conjunción (22) para proporcionar una medición de presión de la conjunción (PC);

(e) ajustar el caudal de al menos uno de los flujos entrantes y salientes (12, 14, 16, 18, 20) para mover el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado hacia cero; y

(f) ajustar el componente de sesgo del valor del desequilibrio del caudal de masas sesgado en respuesta a un cambio en la medición de presión de la conjunción (PC) con relación a un punto fijo de presión (PSP) para mitigar el cambio en la medición de presión de la conjunción (PC) con relación al punto fijo de presión (PSP) .

Método para controlar un caudal de gas entre una pluralidad de flujos de gases La presente invención se refiere a un método y un aparato para controlar un caudal de gas a través de una conjunción entre uno o más flujos entrantes y uno o más flujos salientes, particularmente pero no exclusivamente donde el caudal de gas es vapor o flujo de hidrocarburo.

En cualquier disposición donde hay varios proveedores de un flujo gaseoso, y varios usuarios tales como los consumidores del flujo gaseoso, hay sistemas para el control de los caudales entrantes y salientes entre los proveedores y los usuarios, a menudo a través de una cabecera colectiva.

En una publicación del Laboratorio Honeywell de Praga, de Honeywell s.r.o., Praga titulada "La Cartera de Soluciones de Energía Unificada de Honeywell Reduce los Costes Operativos y Maximiza el Beneficio de Producción de Potencia y Calor" se describe una disposición de control de producción de vapor convencional que tiene un "Controlador de Presión Maestro" (MPC) en la parte superior de una cascada de un control de producción de vapor. Este mantiene la presión de la cabecera en el intervalo funcional requerido con una demanda de vapor variable proporcionando la salida de control - entrada de calor total - para el control coordinado de las calderas.

Sin embargo, un problema con este método de control es que el MPC sólo puede tomar acción una vez que ha cambiado la presión de la cabecera. La presión de la cabecera funciona como un integrador, de modo que la acción por el MPC sólo puede ser relativamente lenta y principalmente proporcional.

El documento US - 2007/151988 - A1 desvela un sistema y un método para proporcionar una presión constante de un gas o un fluido. El método incluye la medición de uno o más caudales de salida desde un tanque de suministro y la determinación de si uno o más caudales de entrada al tanque de suministro equilibran el uno o más caudales de salida. El método también incluye modificar al menos uno, el uno o más caudales de entrada para equilibrar el uno o más caudales de salida cuando el uno o más caudales de entrada al tanque de suministro no equilibran el uno o más caudales de salida, manteniendo por lo tanto la presión dentro del tanque de suministro.

La presente invención proporciona un método para controlar el caudal de gas entre uno o más flujos entrantes y uno o más flujos salientes a través de una conjunción que comprende al menos las etapas de:

a) determinar el caudal de masas de al menos un flujo entrante para proporcionar uno o más valores de medición del caudal de masas entrante respectivo; b) determinar el caudal de masas de al menos un flujo saliente para proporcionar uno o más valores de medición del caudal de masas saliente respectivo; c) proporcionar un valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado comparando el agregado de todos los valores de medición de los caudales de masa entrantes de la etapa (a) con el agregado de todos los valores de medición de los caudales de masa salientes de la etapa (b) y añadiendo un componente de sesgo para proporcionar el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado;

(d) medir la cantidad indicativa de la presión de gas en la conjunción (22) para proporcionar una medición de la presión de la conjunción (PC) ;

(e) ajustar el flujo de al menos uno de los flujos entrante y saliente (12, 14, 16, 18, 20) para mover el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado hacia cero; y

(f) ajustar el componente de sesgo del valor del caudal de masas sesgado en respuesta a un cambio en la medición de la presión de la conjunción (PC) con relación a un punto fijo de presión (PSP) para mitigar el cambio en la medición de la presión de la conjunción (PC) con relación al punto fijo de presión (PSP) .

En una realización preferida, las etapas de (a) a (f) se repiten una pluralidad de veces, más preferiblemente las etapas de (a) a (f) se repiten para mantener el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado a cero y proporcionar una medición de presión de la conjunción constante.

La presente invención también proporciona un aparato para el control del caudal de gas entre uno o más flujos entrantes y uno o más flujos salientes a través de una conjunción que comprende al menos:

uno o más medidores del caudal entrante cada uno de ellos capaz de proporcionar uno del uno o más valores de medición del caudal de masa entrante respectivo que representan el caudal del uno de los flujos entrantes respectivos; uno o más medidores de caudal saliente cada uno de ellos capaz de proporcionar uno del uno o más valores de medición del caudal de masas saliente respectivo que representan el flujo del uno de los flujos salientes respectivos; uno o más medidores de presión capaces de medir una cantidad indicativa de la presión de gas en la conjunción para proporcionar una medición de la presión de la conjunción; uno o más ajustadores de caudal para ajustar el caudal de al menos uno de los flujos entrantes y salientes; un controlador para: proporcionar un valor de equilibrio del flujo de masas sesgado comparando el agregado de los valores de medición del caudal de masas entrante de los medidores del caudal entrante con el agregado de los valores de medición del caudal de masas saliente de los medidores del caudal saliente y añadir una componente de sesgo para proporcionar el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado; recibir la medición de la presión de la conjunción; instruir al uno o más de los ajustadores de caudal para ajustar el caudal de al menos uno de los flujos entrantes y salientes para mover el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado hacia cero; y ajustar el componente de sesgo del valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado en respuesta a un cambio en la medición de la presión de la conjunción (PC) en relación con un punto fijo de presión (PSP) para mitigar el cambio en la medición de la presión de la conjunción (PC) con relación al punto fijo de presión (PSP) .

Las realizaciones y ejemplos de la presente invención se describirán ahora sólo a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos no limitados en los que:

la Figura 1 es un primer esquema de un diagrama para un sistema de control de acuerdo con al menos una realización desvelada en este documento; la Figura 2 es un segundo esquema de un diagrama para un sistema de control de acuerdo con una segunda realización desvelada en este documento; y la Figura 3 es un tercer esquema de un diagrama para un sistema de control de acuerdo con una tercera realización desvelada en este documento.

Para el propósito de esta descripción, se asignará un número de referencia único a una línea así como al flujo transportado en esa línea, y se asignará una referencia única a la presión / caudal de un flujo así como al medidor de esa presión / caudal.

El método tratado actualmente proporciona un control más preciso del caudal de gas entre uno o más flujos entrantes, generalmente desde uno o más proveedores de flujo gaseoso, y uno o más flujos de salida, generalmente a uno o más usuarios del flujo gaseoso, a través de una conjunción, en base a la comparación del agregado o el total de los caudales de todos los flujos entrantes (o un subconjunto de los mismos) con el agregado de los caudales de todos los flujos salientes (o un subconjunto de los mismos) . Es bien conocido en la técnica cómo determinar el caudal de masas a partir de la medición del caudal de un flujo a partir de una estimación del caudal de un flujo, de modo que puede determinarse un valor de la medición del caudal de masas para cada uno de los flujos entrantes y salientes.

Los cambios en el caudal se producen más rápidos que los cambios en las mediciones de presión, y por lo tanto puede obtenerse una retroalimentación más rápida monitorizando cualesquiera cambios en un caudal de masas que monitorizando los cambios de presión, permitiendo por lo tanto un ajuste más rápido para compensar un cambio de caudal. De este modo, el objetivo de intentar proporcionar un caudal de masas constante es más fácil de conseguir y de mantener.

La medición de una presión constante, por ejemplo en la conjunción, proporciona un indicador más preciso de que se ha conseguido un equilibrio de masas. De este modo, midiendo los caudales de los flujos entrantes y salientes junto con la presión en la conjunción, es posible determinar rápidamente y de forma precisa si el caudal de masas entre los flujos totales entrantes y totales salientes en la conjunción... [Seguir leyendo]

1. Un método para controlar el caudal de gas entre uno o más flujos entrantes (12, 14) y uno o más flujos salientes (16, 18, 20) a través de una conjunción (22) que comprende el menos las etapas de:

(a) determinar el caudal de masas de al menos uno de los flujos entrantes (12, 14) para proporcionar uno o más valores de medición del caudal de masas entrante respectivo;

(b) determinar el flujo de masas de al menos uno de los flujos salientes (16, 18, 20) para proporcionar uno o más valores de medición del caudal de masas saliente respectivo;

(c) proporcionar un valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado comparando el agregado de todos los valores de medición de los caudales de masa entrantes de la etapa (a) con el agregado de todos los valores de medición de los caudales de masas salientes de la etapa (b) y añadir una componente de sesgo para proporcionar el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado;

(d) medir un indicativo de cantidad de la presión de gas en la conjunción (22) para proporcionar una medición de presión de la conjunción (PC) ;

(e) ajustar el caudal de al menos uno de los flujos entrantes y salientes (12, 14, 16, 18, 20) para mover el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado hacia cero; y

(f) ajustar el componente de sesgo del valor del desequilibrio del caudal de masas sesgado en respuesta a un cambio en la medición de presión de la conjunción (PC) con relación a un punto fijo de presión (PSP) para mitigar el cambio en la medición de presión de la conjunción (PC) con relación al punto fijo de presión (PSP) .

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el valor del desequilibrio del caudal de masas sesgado es:

(Total del valor o valores de medición de todos los caudales de masas entrantes) - (Total del valor o valores de medición de todos los caudales de masas salientes) + componente de sesgo.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en el que el o cada uno de los flujos entrantes (12, 14) es uno o más seleccionados del grupo que comprende: vapor, gas fuel, uno o más hidrocarburos, nitrógeno e hidrógeno.

4. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos dos flujos entrantes (12, 14) .

5. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos dos flujos salientes (16, 18, 20) .

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5 en el que la conjunción (22) es un colector.

7. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores en el que, el o cada uno de los flujos entrantes (12, 14) se proporciona por un proveedor de flujo gaseoso respectivo (8) , y el o cada uno de los flujos salientes (14, 16, 18) se proporciona por un usuario de flujo gaseoso (10) .

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que, al menos uno de los flujos entrantes se proporciona por un proveedor de flujo gaseoso (8) que es uno o más seleccionados del grupo que comprende: calderas (B1) , unidades de recuperación de calor, fuentes de hidrocarburos, y unidades de procesamiento de hidrocarburos.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 o la reivindicación 8 en el que al menos uno de los flujos salientes se proporciona por un usuario del flujo gaseoso (10) que es uno o más seleccionados del grupo que comprende: calderas (B1) , turbinas (T1) , gas de exportación (EG) y unidades de procesamiento de hidrocarburos (HPC) .

10. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores en el que la determinación del caudal de masas comprende la medición directa (FP1, FP2) del caudal de gas de al menos uno de los flujos entrantes (12, 14) .

11. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores en el que la determinación del caudal de masas comprende la medición indirecta (FP1, FP2) del caudal de gas de al menos uno de los flujos entrantes (12, 14) .

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en el que la determinación de caudal de masas comprende la medición del caudal (FP3) de un flujo de fluido (24) para el menos un proveedor de flujo gaseoso (8) para proporcionar la medición del caudal desde el al menos un flujo entrantes del proveedor de flujo gaseoso (8) .

13. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores que comprende:

14. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores en el que un flujo entrante (64) se proporciona por una cabeza de pozo (62) , y al menos un flujo saliente (68) se proporciona a una instalación de procesamiento de hidrocarburos (70) .

15. Un aparato para controlar el caudal de gas entre uno o más flujos entrantes (12, 14) y uno o más flujos salientes (16, 18, 20) a través de una conjunción (22) que comprende al menos:

el ajuste directo del caudal de un flujo saliente (20) ; y/o que comprende el ajuste indirecto del caudal de al menos un flujo entrante (14) .

uno o más medidores del caudal entrante (FP1, FP2) capaz cada uno de proporcionar uno o más de los valores de medición del caudal de masas entrante respectivo que representan el caudal de uno de los flujos entrantes respectivos (12, 14) ; uno o más medidores de caudal saliente (FU1, FU2 FU3) capaz cada uno de proporcionar uno o más de los valores de medición del caudal de masas saliente respectivo que representan el caudal de uno de los flujos salientes respectivos (16, 18, 20) ; uno o más medidores de presión (PC) capaces de medir una cantidad indicativa de la presión de gas en la conjunción (22) para proporcionar una medición de presión de la conjunción (PC) ; uno o más ajustadores de caudal (32, 34, 36, 38) para ajustar el caudal de al menos uno de los flujos entrantes y salientes (12, 14, 16, 18, 20) ; un controlador (XC) para: proporcionar un valor del desequilibrio del caudal de masas sesgado comparando el agregado de los valores de medición del caudal de masas entrante de los medidores del caudal entrante (FP1, FP2) con el agregado de los valores de medición del caudal de masas saliente de los medidores de caudal saliente (FU1, FU2, FU3) y añadiendo un componente de sesgo proporcionar el valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado; recibir la medición de presión de la conjunción (PC) ; instruir al uno o más ajustadores de caudal (32, 34, 36, 38) para ajustar el caudal de al menos uno de los flujos entrante y saliente (12, 14, 16, 18, 20) para mover el valor de desequilibrio del caudal de masas hacia cero; y ajustar el componente de sesgo del valor de desequilibrio del caudal de masas sesgado en respuesta a un cambio en la medición de presión de la conjunción (PC) con relación al punto fijo de presión (PSP) para mitigar el cambio en la medición de presión de la conjunción (PC) con relación al punto fijo de presión (PSP) .