Fuzzy-Konzepte für die Regelung von Verdichteranlagen (Controlling Compressors using Fuzzy Concepts)

Die Erdgasversorgung wird durch ein weitverzweigtes Netzwerk von Pipelines und Verdichtern sichergestellt, wobei häufig mehrere Verdichter auf einer Verdichterstation installiert sind. Das Ziel eines Regelungskonzeptes für Verdichterstationen ist es generell, den Druck am Ende bzw. den Durchfluss durch die Verdichterstation zu regeln. Dabei müssen kritische Betriebssituationen, in denen der Durchfluss durch einen einzelnen Verdichter unter einen kritischen Wert absinkt und dadurch Druckpulsationen, das sogenannte Pumpen, hervorruft, unbedingt verhindert werden. Für diese beiden Aufgaben werden eine Stationsregelung, die die Verdichterdrehzahl modifiziert, und eine Pumpverhütungsregelung, die das Pumpverhütungsventil im Bedarfsfall öffnet, eingesetzt. Zusätzlich existiert eine Abstimmeinrichtung, die ein funktionelles Zusammenwirken der beiden Regler sicherstellt. Im vorliegenden Beitrag werden zunächst konventionelle Regelungsstrategien und deren Beschränkungen beschrieben. Die Analyse führt auf ein vollkommen neues Regelungskonzept, bestehend aus jeweils einem Fuzzy-Regler zur Stations- und Pumpverhütungsregelung sowie einer flexiblen Abstimmeinrichtung. Die Konzepte wurden anhand zahlreicher Simulationen getestet und ihre Wirksamkeit nachgewiesen. Einige dieser Ergebnisse sind in diesem Beitrag dargestellt. Sie zeigen die Vorteile des neuen Konzeptes, das neben einer deutlich verbesserten Stationsregelung kritische Betriebssituationen absolut sicher vermeidet und zusätzlich den bei jeder Maßnahme zur Pumpverhütung unweigerlich auftretenden Energieaufwand verringert. Der Beitrag entstammt einem gemeinsamen Forschungsprojekt der Ruhrgas AG mit dem Lehrstuhl für Elektrische Steuerung und Regelung der Universität Dortmund. Das erarbeitete Konzept wird derzeit bei der Ruhrgas AG umgesetzt.