專利名稱：液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)的控制，該產(chǎn)品流通過在一熱交換器中去掉熱量而得到，其中，天然氣經(jīng)過一組位于熱交換器的殼體側(cè)的管子。在熱交換器中，天然氣與膨脹的重混合制冷劑和膨脹的輕混合制冷劑間接熱交換。重混合制冷劑和輕混合制冷劑在一封閉的制冷循環(huán)中循環(huán)，該制冷循環(huán)包括熱交換器的殼體側(cè)、一壓縮機(jī)、一冷卻器、一分離器、兩組在熱交換器中的附加的管子和兩個(gè)進(jìn)入殼體側(cè)的膨脹裝置，其中，重混合制冷劑和輕混合制冷劑分別作為液態(tài)產(chǎn)品和蒸汽產(chǎn)品從分離器中產(chǎn)生。在熱交換器的殼體側(cè)，允許膨脹的重混合制冷劑和膨脹的輕混合制冷劑蒸發(fā)，以便在熱交換器中從經(jīng)過一組管子的天然氣和從經(jīng)過兩組附加的管子的重的和輕的混合制冷劑中去掉熱量。
熱交換器可以是盤管式熱交換器或板翹式熱交換器。在說明和權(quán)利要求書中，殼體側(cè)一詞用于指熱交換器的冷的一側(cè)，而管和管束一詞則用于指熱交換器的熱的一側(cè)。
歐洲專利申請公報(bào)No.893665在其圖4和5中公開了一種液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)的控制方法，該方法包括下列步驟a)測量液化天然氣的流量和溫度，并測量重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量；b)按一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)保持液化天然氣產(chǎn)品流的流量，并按由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)保持液化天然氣產(chǎn)品流的溫度，其中，按由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)保持液化天然氣產(chǎn)品流的溫度的步驟包括下列步驟b1)確定用于總混合制冷劑流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，該非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)為下列項(xiàng)目之和(1)補(bǔ)償液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和由操作人員控制的用于溫度的設(shè)定點(diǎn)之間的差的總混合制冷劑的流量的增量變化，和(ii)由操作人員控制的用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的設(shè)定點(diǎn)與總混合制冷劑的流量與液化天然氣產(chǎn)品流之比(該比有一給定值)的積；b2)確定用于輕混合制冷劑流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，該設(shè)定點(diǎn)等于用于總混合制冷劑的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)除以1(＝壹)與由操作人員控制的用于輕混合制冷劑流量與重混合劑流量之比的設(shè)定點(diǎn)之和，并確定用于重混合制冷劑的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，該設(shè)定點(diǎn)為用于總混合制冷劑流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)與用于輕混合制冷劑流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)之間的差；以及b3)按其各非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)保持輕混合制冷劑流量和重混合制冷劑流量。
在此方法中，液化天然氣產(chǎn)品流的流量及其溫度是獨(dú)立地控制的，而且總混合制冷劑的流量是因變量。其結(jié)果為，來自驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的透平的最大可用功率不能被充分利用。
因此，本發(fā)明的目的為提供一種控制液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)的方法，其中，液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和混合制冷劑的流量都受到控制，以使液化天然氣產(chǎn)品流的流量為一因變量。
為達(dá)到此目的，液化天然氣產(chǎn)品流通過在一熱交換器中去掉熱量而得到，其中，天然氣與膨脹的重混合制冷劑和膨脹的輕混合制冷劑間接熱交換，而控制此液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)的方法則按照本發(fā)明包括下列步驟a)測量液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和流量，并測量重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量；b)選擇一種制冷劑(重混制冷劑，輕混合制冷劑或總混合制冷劑)的流量，使之有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)，并發(fā)出用于調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量的第一輸出信號和用于調(diào)節(jié)輕混合制冷劑的流量的第二輸出信號，此時(shí)，利用(i)由操作人員控制的用于一種制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)，(ii)重的和輕的混合制冷劑的流量，和(iii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑流量與輕混合劑流量之比的設(shè)定點(diǎn)；c)按照第一和第二輸出信號調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量和輕混合制冷劑的流量。
d)確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與一種制冷劑的流量之比的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以使按由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)保持液化天然氣產(chǎn)品流的溫度；以及確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，此時(shí)，利用(i)用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與一種制冷劑的流量之比的非獨(dú)立設(shè)定點(diǎn)；和(ii)一種制冷劑的流量；和e)按各非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)保持液化天然氣產(chǎn)品流的流量。
本發(fā)明的方法允許連續(xù)最大地利用用于驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)中的壓縮機(jī)的可用功率，這是因?yàn)?，操作人員可以控制一種制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)和重混合制冷劑的流量與輕混合制冷劑的流量之比。
現(xiàn)在參考附圖用例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明，圖中

圖1示意地示出一液化廠的流程圖，該廠備有用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置；圖2示意地示出用于液化天然氣產(chǎn)品流的另一種控制；以及圖3示意地示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。
現(xiàn)在參看圖1。用于液化天然氣的廠包括一具有殼體側(cè)5的熱交換器2。在殼體側(cè)布置三個(gè)管束7、10和11。該廠進(jìn)一步包括一被適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)16驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)15、一制冷劑冷卻器18和一分離器20。
在正常操作時(shí)，天然氣在液化壓力下經(jīng)過管道30供至熱交器2中的第一管束7。流經(jīng)第一管束7的天然氣被冷卻、液化并過冷。過冷的液化天然氣經(jīng)過管道31流出熱交換器2。管道31設(shè)有其形狀為一流量控制閥33的膨脹裝置(前面可任選地加上一膨脹透平，未示出)，以控制液化天然氣產(chǎn)品流的流量，并允許大致在大氣壓力下儲(chǔ)存液化天然氣產(chǎn)品流。
用于在熱交換器2中從天然氣去掉熱量的混合制冷劑經(jīng)過一封閉的制冷循環(huán)中循環(huán)。封閉的制冷循環(huán)包括熱交換器2的殼體側(cè)5、管路40、壓縮機(jī)15、管路41、布置在管路41中的冷卻器18、分離器20、管路42和43、熱交換器2中的兩個(gè)管束10、11和進(jìn)入殼體側(cè)5的管路44和45。管路44和45設(shè)有其形狀為流量控制閥46和47的膨脹裝置。流量控制閥46和47的前面可任選地加上一未示出的膨脹透平。
從熱交換器2的殼體側(cè)5流出的氣態(tài)制冷劑被壓縮機(jī)15壓縮成高壓。在冷卻器18中去掉壓縮熱，而混合制冷劑則部分地冷凝?；旌现评鋭┑睦鋮s和部分冷凝也可以在比一個(gè)更多的熱交換器中完成。混合制冷劑在分離器20中分離成重混合制冷劑和輕混合制冷劑，它們分別為液態(tài)產(chǎn)品和蒸汽產(chǎn)品。
重混合制冷劑經(jīng)過管路42通至第二管束10，在其中被過冷。輕混合制冷劑經(jīng)過管路43通至第三管束11，在其中被液化并過冷。
過冷的重混合制冷劑和輕混合制冷劑經(jīng)由流量控制閥46和47通入殼體側(cè)5，它們在該處在低壓下蒸發(fā)，以便在第一管束7中從天然氣中去掉熱量，從經(jīng)過附加的管束10和11的制冷劑中去掉熱量。
按照本發(fā)明，液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)按下列方式控制。
首先測量流經(jīng)管路31的液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和流量。用參考數(shù)字50代表的溫度測量信號被送至溫度控制器52。用參考數(shù)字55代表的流量測量信號被送至第一流量控制器56。
此外，分別測量經(jīng)過管路44和45的重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量。用參考數(shù)字60a、60b和60c代表的重混合制冷劑流量測量信號分別被送至第二流量控制器61、第一流量比控制器62和第二流量比控制器63。用參考數(shù)字65代表的輕混合制冷劑流量測量信號被送至第三流量控制器66。
下一步驟包括控制制冷劑的流量。首先，選擇一種制冷劑(重混合制冷劑、輕混合制冷劑或總混合制冷劑)的流量，使其具有由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)。在圖1的實(shí)施例中，重混合制冷劑選擇成具有由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)，它是用參考數(shù)字80代表的設(shè)定點(diǎn)信號，該信號被送至第二流量控制器61。
重混合制冷劑的流量用(i)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)80和(ii)所測得的重混合制冷劑的流量60a進(jìn)行控制。
所測得的重混合制冷劑的流量60a與其由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)80之間的差使第二流量控制器61產(chǎn)生一輸出信號84，該信號調(diào)節(jié)流量控制閥46的位置。該調(diào)節(jié)要使該差的絕對值小于預(yù)定的限額。
利用(i)所測得的重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量60b和65和(ii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)81控制輕混合制冷劑的流量。
第一流量比控制器62用由操作人員控制的用于重混合制冷劑與輕混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)81去除所測得的重混合制冷劑流量60b，以產(chǎn)生一輸出信號85，該信號為用于第三流量控制器66的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)。以后，所測得的輕混合制冷劑的流量65與其非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)85之間的差就使第三流量控制器66產(chǎn)生一第二輸出信號86，該信號調(diào)節(jié)流量控制閥47的位置。該調(diào)節(jié)要使該差的絕對值小于預(yù)定的限額。在另一實(shí)施例(未示出)中，所測得的重混合制冷劑的流量60b與所測得的輕混合制冷劑流量65之比以及由操作人員控制的用于此比的設(shè)定點(diǎn)81之間的差使第一流量比控制器62產(chǎn)生一輸出信號85，該信號為用于第三流量控制器66的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)。以后，所測得的輕混合制冷劑的流量65及其非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)85使第三流量控制器66產(chǎn)生一第二輸出信號86，該信號調(diào)節(jié)流量控制閥47的位置。該調(diào)節(jié)要使該差的絕對值小于預(yù)定的限額。
這樣，重混合制冷劑的流量和輕混合制冷劑的流量都得到控制。
其次，控制液化天然氣產(chǎn)品流的溫度。為達(dá)到此目的，要確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與一種制冷劑(在此情況為重混合制冷劑)的流量之比的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以使液化天然氣產(chǎn)品流的溫度按由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)被保持。由操作人員控制的用于液化天然氣產(chǎn)品流的溫度的設(shè)定點(diǎn)為用參考數(shù)字90代表的設(shè)定點(diǎn)信號，該信號被送至溫度控制器52。
液化天然氣產(chǎn)品流的溫度50與其由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)90之間的差使溫度控制器52產(chǎn)生一輸出信號，該信號為用于第二流量比控制器63的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)91。利用所測得的重混合制冷劑的流量60c，第二流量比控制器63產(chǎn)生一輸出信號95。該信號為用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)。所測得的液化天然氣產(chǎn)品流的流量55及其非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)95之間的差使第一流量控制器56產(chǎn)生一輸出信號96。該信號調(diào)節(jié)流量控制閥33的位置。該調(diào)節(jié)要使該差的絕對值小于預(yù)定的限額。
這樣，液化天然氣產(chǎn)品流的流量就如此得到控制，以致液化天然氣產(chǎn)品流的流量保持在其由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)上。
這種控制方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，液化天然氣產(chǎn)品流的流量得到調(diào)節(jié)，以在其由操作人員控制的其形式為微調(diào)控制的設(shè)定點(diǎn)保持產(chǎn)品流的溫度。再有，由于操作人員可控制用于重混合制冷劑的設(shè)定點(diǎn)80和用于比值的設(shè)定點(diǎn)81，故可以充分利用驅(qū)動(dòng)機(jī)16的可用的功率。
也可以需要超馳上述溫度控制。如果是這種情況，則上述控制液化天然氣產(chǎn)品流的方法可以通過下列方式來超馳，即確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以使液化天然氣的溫度保持在由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)上。在此情況下，溫度控制器52直接影響第一流量控制器56。
有另外兩種控制制冷劑流量的方案。在第一種方案中，輕混合制冷劑的流量要選擇成有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)。該方法包括利用由操作人員控制的用于輕混合制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)輕混合制冷劑流量的第二輸出信號；并且利用(i)所測得的重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量和(ii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量的第一輸出信號。
在第二方案中，總混合制冷劑的流量要選擇成有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)，利用(i)由操作人員控制的用于總混合制冷劑流量的設(shè)定點(diǎn)、(ii)所測得的重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量和(iii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量的第一輸出信號和用于調(diào)節(jié)輕混合制冷劑的流量的第二輸出信號。
有幾種用于控制液化天然氣產(chǎn)品流的方案。在第一方案中，要如此確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與輕混合制冷劑的流量之比的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以使液化天然氣產(chǎn)品流的溫度保持在由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)上。該方法包括；利用(i)用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與輕混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)和(ii)所測得的輕混合制冷劑的流量，確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的設(shè)定點(diǎn)。
在第二方案中，要如此確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與總混合制冷劑的流量之比的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以使液化天然氣產(chǎn)品流的溫度保持在由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)上。該方法包括利用(i)用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與總混合制冷劑的流量之比的非獨(dú)立設(shè)定點(diǎn)和(ii)所測得的總混合制冷劑的流量，確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)。
參看圖2，它示出另一方案。圖2中所示的與圖1中所示的相同的部分給予同樣的參考數(shù)字。在此另一實(shí)施例中，液化天然氣產(chǎn)品流的流量與總混合制冷劑的流量之比不能按控制溫度確定，但是它是一個(gè)由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)96，該設(shè)定點(diǎn)為送至第三流量比控制器97的設(shè)定點(diǎn)信號。該第三流量比控制器97產(chǎn)生一第一輸出信號98，此時(shí)，利用(i)由操作人員控制的用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與重混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)和(ii)所測得的重混合制冷劑的流量60c。溫度控制器52利用由操作人員控制的用于溫度和所測得的溫度50的設(shè)定點(diǎn)90產(chǎn)生第二輸出信號91。輸出信號各自乘以單獨(dú)的加權(quán)系數(shù)，然后將經(jīng)過加權(quán)的信號在加法器99中相加，以得到用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)95。
另一種方案為，采用輕混合制冷劑的流量或總混合制冷劑的流量。
當(dāng)流量測量信號不太準(zhǔn)確時(shí)，特別適合的是，同時(shí)利用流量比與溫度，以控制液化天然氣產(chǎn)品流的流量。當(dāng)流量測量信號不準(zhǔn)確時(shí)，乘在第一輸出信號98上的加權(quán)系數(shù)可以有小的值。
合適的是，液化廠備有測量由驅(qū)動(dòng)機(jī)16發(fā)出的功率的裝置(未示出)，這意味著，如果由驅(qū)動(dòng)機(jī)16發(fā)出的功率已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的最大值，就可以超馳由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)80。該超馳可保證由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)80不再會(huì)增加。另一種方案為，當(dāng)輕混合制冷劑或總混合制冷劑的任一個(gè)有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)時(shí)，該裝置可超馳后面的設(shè)定點(diǎn)中的一個(gè)。
合適的是，驅(qū)動(dòng)機(jī)16為一燃?xì)馔钙?，燃?xì)馔钙降呐艢馓幍臍怏w的溫度可用來度量驅(qū)動(dòng)機(jī)的功率。
在圖1所示的實(shí)施例中，第一流量比控制器62利用所測得的重混合制冷劑的流量由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)控制第三流量控制器66的非獨(dú)立10設(shè)定點(diǎn)85。另一種方案為，此比值可以是重混合制冷劑的流量與總混合制冷劑的流量之比，或輕混合制冷劑的流量與總混合制冷劑的流量之比。
現(xiàn)在參考圖3，它示意地示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，液化天然氣產(chǎn)品流通過將離開兩個(gè)平行排列的同樣的熱交換器的液化天然氣加在一起得到。圖3中所示的與圖1相同的部分將給予相同的參考數(shù)字，而且，為了清楚起見，在圖2中略去壓縮機(jī)、分離器和輕混合制冷劑流程。
該廠現(xiàn)在包括兩個(gè)基本相同的熱交換器2和2’。在熱交換器2和2’中，天然氣經(jīng)過第一管速7和7’，在該處，它與膨脹的重混合制冷劑和膨脹的輕混合制冷劑間接接觸。天然氣經(jīng)過管路100離開第一熱交換器2，經(jīng)過管路100’離開第二熱交換器2’。兩個(gè)液化天然氣流聯(lián)合，得到經(jīng)過管路31流動(dòng)的液化天然氣產(chǎn)品流。
對于每個(gè)熱交換器2和2’，重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量按已經(jīng)參考圖1討論的方式控制。液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和流量用上面參考圖1和2所討論的方法控制。
現(xiàn)在更詳細(xì)地討論液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和流量的控制。液化天然氣產(chǎn)品流的溫度50及其由操作人員控制的設(shè)定器90之間的差使溫度控制器52產(chǎn)生一設(shè)定點(diǎn)信號，該信號為用于第二流量比控制器63的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)91。利用所測得的重混合制冷劑的流量60c″，第一流量比控制器產(chǎn)生一設(shè)定點(diǎn)信號95，該信號為用于第一流量控制器56的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)。所得到的液化天然氣產(chǎn)品流55及其非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)95之間的差使第一流量控制器56產(chǎn)生一輸出信號96，該信號調(diào)節(jié)流量控制閥33的位置。該調(diào)節(jié)要使該差的絕對值小于預(yù)定的限額。
此處，重混合制冷劑的流量60c″為流量60c和60c’之和。應(yīng)當(dāng)明白，也可以用輕混合制冷劑的流量或總混合制冷劑的流量代替重混合制冷劑的流量。
為了平衡經(jīng)過管路100和100’的液化天然氣流，這些管路設(shè)有流量控制閥103和103’。測量管路100和100’中的流量，并將測量信號105a和105a’送至流量控制器106和106’。進(jìn)而將測量信號105b和105b’送至另一流量控制器110。
將流量控制閥103和103’都置于全開位置，而另一流量控制閥110則確定這兩個(gè)測得的流量105b和105b’中哪個(gè)最小。設(shè)流量105b為最小，則流量控制閥105處于其全開位置，并確定用于經(jīng)過流量控制閥103’流動(dòng)的液化天然氣的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)122。非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)122要如此確定，以使流量105b’等于流量105b。
所測得的流量105a’及其設(shè)定點(diǎn)122之間的差產(chǎn)生一輸出信號123，該信號調(diào)節(jié)控制閥103的位置。該調(diào)節(jié)要使該差的絕對值小于預(yù)定的限額。
在另一實(shí)施例中，還考慮了一個(gè)制冷劑流的流量的不平衡。以重混合制冷劑的流量為例。此流量60d和60d’被送往另一流量控制器110中。
將流量控制閥103和103’都置于全開位置，而另一流量控制閥110則確定這兩個(gè)測得的流量105b和105b’中，哪個(gè)最小?，F(xiàn)在設(shè)流量105b’為最小。于是使流量控制閥103’保持其全開位置，并確定用于經(jīng)過流量控制閥103’流動(dòng)的液化天然氣的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)120。為了確定非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)120，另一流量控制器110確定(i)所測得的離開第一熱交換器的液化天然氣流量105b與所測得的供至第一熱交換器2的重混合制冷劑的流量105b’之比。然后將兩個(gè)比值的商與由操作人員控制的用于此商的設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較，該由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)為送至另一流量控制器110的設(shè)定點(diǎn)信號125。
所測得的流量105a及其設(shè)定點(diǎn)120之間的差產(chǎn)生一輸出信號126，該信號調(diào)節(jié)控制閥103的位置。該調(diào)節(jié)要使該差的絕對值小于預(yù)定的限額。
可以不用重混合制冷劑流量60d和60d’之比，而是也可以用輕混合制冷劑的流量與總混合制冷劑的流量得到該比值。
在另一實(shí)施例中，來自熱交換器2和2’的液化天然氣的流量通過利用這些氣流的溫度得到平衡。為達(dá)到此目的，一溫度控制器(未示出)將管路100中的液化天然氣的溫度與管路100’中的液化天然氣的溫度進(jìn)行比較。該溫度控制器首先確定具有最高溫度的氣流的溫度，然后調(diào)節(jié)用于該氣流的流量控制器的設(shè)定點(diǎn)，以便降低液化天然氣流的溫度。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，用于調(diào)節(jié)制冷劑的流量的輸出信號由(i)所測得的制冷劑的流量和(ii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑流量與輕混合制冷劑流量之比的設(shè)定點(diǎn)確定。不過，可以不利用所測得的另一種制冷劑的流量，而是利用由操作人員控制的用于該制冷劑的設(shè)定點(diǎn)。這同樣適用于確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)。
為了防止液化天然氣產(chǎn)品流的溫度有大的變化，可以在信號95中引λ-滯后，該信號為用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的設(shè)定點(diǎn)。
流量都是質(zhì)量流量，它們都適當(dāng)?shù)卦谏嫌卧诹髁靠刂崎y中測量。流體的溫度也適當(dāng)?shù)卦谏嫌卧诹髁靠刂崎y中測量。
權(quán)利要求
1.控制液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)的方法，該液化天然氣產(chǎn)品流通過在一熱交換器中去掉熱量而得到，其中，天然氣與膨脹的重混合制冷劑和膨脹的輕混合制冷劑間接熱交換，該方法包括下列步驟a)測量液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和流量，并測量重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量；b)選擇一種制冷劑(重混合制冷劑，輕混合制冷劑或總混合制冷劑)的流量，使之有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)，并發(fā)出用于調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量的第一輸出信號和用于調(diào)節(jié)輕混合制冷劑的流量的第二輸出信號，此時(shí)，利用(i)由操作人員控制的用于一種制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)，(ii)重的和輕的混合制冷劑的流量，和(iii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑流量與輕混合劑流量之比的設(shè)定點(diǎn)；c)按照第一和第二輸出信號調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量和輕混合制冷劑的流量。d)確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與一種制冷劑的流量之比的非獨(dú)立(clependent)的設(shè)定點(diǎn)，以使按由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)保持液化天然氣產(chǎn)品流的溫度；以及確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，此時(shí)，利用(i)用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與一種制冷劑的流量之比的非獨(dú)立設(shè)定點(diǎn)；和(ii)一種制冷劑的流量；和e)按各非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)保持液化天然氣產(chǎn)品流的流量。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征為，按照步驟d)的液化天然氣產(chǎn)品流的流量控制通過下列步驟而被超馳(overridden)，即如此確定用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以使液化天然氣的溫度保持在由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)上。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征為，步驟b)包括選擇重混合制冷劑的流量，使之有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)；利用由操作人員控制的用于重混合制冷劑流量的設(shè)定點(diǎn)產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量的第一輸出信號；利用(i)重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量和(ii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)輕混合制冷劑的流量的第二輸出信號。
4.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征為，步驟b)包括；選擇輕混合制冷劑的流量，使之有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)；利用由操作人員控制的用于輕混合制冷劑流量的設(shè)定點(diǎn)產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)輕混合制冷劑的流量的第二輸出信號；利用(i)重混合制冷劑和輕混合制冷劑的流量和(ii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量的第一輸出信號。
5.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征為，步驟b)包括選擇總混合制冷劑的流量，使之有一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)；利用(i)由操作人員控制的用于總混合制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)、(ii)重混合制冷劑與輕混合制冷劑的流量和(iii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)重混合制冷劑的流量的第一輸出信號和用于調(diào)節(jié)輕混合制冷劑的流量的第二輸出信號。
6.如權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)的方法，其特征為，步驟d)中的一個(gè)制冷劑為重混合制冷劑。
7.如權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)的方法，其特征為，步驟d)中的一個(gè)制冷劑為輕混合制冷劑。
8.如權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)的方法，其特征為，步驟d)中的一個(gè)制冷劑為總混合制冷劑。
9.如權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)的方法，其特征為，步驟d)包括利用(i)由操作人員控制的用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與一種制冷劑的流量之比的設(shè)定點(diǎn)和(ii)一種制冷劑的流量，產(chǎn)生一輸出信號；利用由操作人員控制的用于溫度和所測得的溫度的設(shè)定點(diǎn)產(chǎn)生第二輸出信號；將輸出信號乘以加權(quán)系數(shù)(weighting factor)并將經(jīng)過加權(quán)的信號相加，以得到用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9的方法，其特征為，一個(gè)制冷劑為重混合制冷劑。
11.如權(quán)利要求9的方法，其特征為，一個(gè)制冷劑為輕混合制冷劑。
12.如權(quán)利要求9的方法，其特征為，一個(gè)制冷劑為總混合制冷劑。
13.如權(quán)利要求1～12的任一項(xiàng)的方法，其特征為，用于從天然氣中去掉熱量的混合制冷劑被一由一合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)壓縮，該方法進(jìn)一步包括下列步驟測量由驅(qū)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率；如果功率達(dá)到預(yù)定的最大值，就超馳由操作人員控制的用于步驟b)中的一個(gè)制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)，以使由操作人員控制的用于一個(gè)制冷劑的流量的設(shè)定點(diǎn)不再增加。
14.如權(quán)利要求13的方法，其特征為，驅(qū)動(dòng)機(jī)為燃?xì)馔钙剑约叭細(xì)馔钙降呐艢馓幍臍怏w溫度用于度量驅(qū)動(dòng)機(jī)的功率。
15.控制液化天然氣產(chǎn)品流的生產(chǎn)的方法，該液化天然氣產(chǎn)品流通過在兩個(gè)平行的熱交換器中從天然氣中去掉熱量而得到，其特征為，在每個(gè)熱交換器中，天然氣與膨脹的重混合制冷劑和膨脹的輕混合制冷劑間接熱交換，以及來自兩個(gè)熱交換器的液化天然氣聯(lián)合，形成液化天然氣產(chǎn)品流，以及供至每個(gè)熱交換器的制冷劑的流量和液化天然氣產(chǎn)品流的溫度和流量都用如權(quán)利要求1～14的任一項(xiàng)的方法控制，以及在步驟d)中所指的一個(gè)制冷劑的流量為送至兩個(gè)熱交換器中的制冷劑的流量之和，此方法進(jìn)一步包括下列步驟1)允許來自每個(gè)熱交換器的液化天然氣經(jīng)過設(shè)有流量控制閥的管路，并測量流經(jīng)該管路的液化天然氣的兩個(gè)流量；2)全部打開流量控制閥，選擇在全開時(shí)經(jīng)過它流過的液化天然氣的流量為最小的閥并保持該閥處于其全開位置；3)如此確定用于流經(jīng)設(shè)有另一閥的管路的液化天然氣的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以使此流量等于所測得的流經(jīng)設(shè)有處于其全開位置的閥的管路的液化天然氣的流量；以及4)將來自第二熱交換器的液化天然氣的流量保持在其非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)上。
16.如權(quán)利要求15的方法，其特征為，步驟3)包括利用所測得的來自第一和第二熱交換器的液化天然氣的流量、供至熱交換器的一種制冷劑的流量和由操作人員控制的用于一個(gè)商(quotient)的設(shè)定點(diǎn)，確定用于流經(jīng)設(shè)有另一閥的管路的天然氣的流量的非獨(dú)立設(shè)定點(diǎn)，該商為(i)離開第一熱交換器的液化天然氣的流量與供至第一熱交換器的一種制冷劑的流量之比，和(ii)離開第二熱交換器的液化天然氣的流量與供至第二熱交換器的制冷劑的流量之比的商。
17.如權(quán)利要求15的方法，其特征為，步驟2)、3)和4)包括將所測得的來自第一熱交換器的液化天然氣的溫度與來自第二熱交換器的液化天然氣的溫度進(jìn)行比較；確定具有最高溫度的氣流；將具有最低溫度的液化天然氣流的流量保持在由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)上；確定用于具有最高溫度的氣流的流量的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)，以便降低液化天然氣流的溫度；以及將該流量保持在其非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)上。
全文摘要
液化天然氣(31)生產(chǎn)的控制，它包括測量液化天然氣(31)的溫度(50)和流量(55)；將重混合制冷劑的流量(60a)保持在由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)(80)上，并從(i)重混合制冷劑的流量(80)和(ii)由操作人員控制的用于重混合制冷劑的流量與輕混合制冷劑的流量(81)之比的設(shè)定點(diǎn)，確定輕混合制冷劑的流量(86)；確定用于液化天然氣的流量與重混合制冷劑的流量之比的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)(91)，以使液化天然氣的溫度(50)保持在一由操作人員控制的設(shè)定點(diǎn)(90)上；從(i)用于液化天然氣產(chǎn)品流的流量與重混合制冷劑的流量之比的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)(91)和(ii)重混合制冷劑的流量(60c)，確定用于液化天然氣的流量(95)的非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)(95)；以及將液化天然氣的流量(55a)保持在其非獨(dú)立的設(shè)定點(diǎn)(95)上。
文檔編號F25J1/02GK1426524SQ01808535
公開日2003年6月25日 申請日期2001年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月25日
發(fā)明者維弗卡·J·埃利翁, 基思·A·瓊斯, 格雷戈里·J·邁克拉赫蘭, 喬納森·H·威爾遜 申請人:國際殼牌研究有限公司