西安石油大学5Word文档格式.docx

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内

容

与

要

求

课程设计主要完成某集油站安全监控系统硬件设计。

要求运用已学过各类传感器、输入输出模块、工控计算机、现场总线等的知识，完成安全监控系统硬件方案、设备选型、总体设计等各功能的设计。

要求熟悉相关计算机安全监控系统的硬件组成与设计方案，学会计算机监控系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监控系统硬件方案的能力。

课程设计内容及基本要求如下：

1.熟悉集油站工艺流程、监控目标及监控要求。

2.学会常用的监控系统I/O硬件（各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等）参数及使用，了解其工作原理。

3.学会不同自动化设备厂家各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等的选型，能用所选厂家硬件搭建符合工艺流程和监控目标的硬件系统。

4.完成监控系统硬件方案设计，画出原理图。

5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。

起止时间

2012年12月24日至2012年12月30日

指导教师签名

年月日

系（教研室）主任签名

学生签名

1.1.1国外集油站自动化计量系统……………………………………………1

1.1.2国内集油站自动化计量系统……………………………………………1

参考文献……………………………………………………………………………………21

1绪论

1.1目前国内外集油站系统概况

集油站是储存和供应石油产品的专业性仓库，是协调原油生产和加工、成品油运输及供应的纽带。

国外的集油站管理已经进入先进的工业控制技术、网络技术、数据库技术等，对集油站日常的首发油作业、储油管理、集油站监控系统等进行全方位的综合管理。

我国的集油站自动化技术与国际先进水平相比还有一定差距。

各种计量仪表精度较低，稳定性较差，控制系统控制精度比较低，信息化水平还不够健全，这使得我国集油站的自动化控制和管理系统经历了一个较长的发展阶段。

1.1.1国外集油站自动化计量系统

国外的自动化计量方法主要采用:

检尺法、静压法和液位法。

检尺法是全球通用的测量方法；

静压法是应用压力传感器检测罐内的静压力;

液位法是检测罐内液体的液位高度及密度等参数，后两种方法都可以获得罐内储液的容量及重量。

欧美油罐储量测量仪表品种齐全、技术先进而且性能优良。

他们不光发展高精度、多功能的仪表，还考虑其性能可靠、价格便宜、适应不同目的和用途。

1.1.2国内集油站自动化计量系统

目前国内计量仪表的发展主要采用引进加仿制等手段，还有一些企业代理国外相应产品。

我国在该领域的发展相对外国还有很大差距，普遍存在产品性能指标低、仪表可靠性差、企业技术力量及装备差等问题。

最近几年，由于不断努力，一些产品已经达到国际先进水平，但在市场的占有率远远不及国外仪表的份额。

1.2集油站的总体布局

集油站将开采的原油集中进行管线运输，进行油罐存储，完成对来油、输油及有关储油量得计算、存盘管理。

在此过程中，对含水的原油要进行脱水工艺处理，这样形成了原油集输的若干个工艺处理过程。

集油站是油田原油集输生产过程中最重要的生产工艺过程。

它是集发油、卸又等多个工艺系统为一体的综合性生产过程，主要包括输油脱水，污水浅处理、污水深处理、注水、锅炉和配电等生产岗位或工艺环节。

在集油站安全监控系统中，采用下位机硬件控制和上位机软件监视构架。

在下位机控制系统中，通过PLC可编程逻辑控制器来采集与处理现场数字量信号和模拟量信号。

在上位机监视系统中，采用组态王软件开发人机界面，生产实时状况直观形象。

1.3集油站的工艺流程与主要技术指标

油田计算机监控系统说明：

集油站安全监控系统总体方案设计：

从各个油井或计量站来的有数混合液先进入两个四相分离器，进行油、水、气、沙四项分离，分离出来的水经掺水泵送到各计量站掺水或对地下注水；

分离出来的原油进入脱水器再次脱水，经稠油泵送往200立方米的大罐储存销售；

还有一部分油水混合液经外输泵在进行热交换（加热）后往其他集油站外输。

整个监控系统需要处理：

1）控制两个四相分离器上油室、水室的液位恒定。

2）监测两个四相分离器上油室、水室的液位、温度、压力、报警。

3）监测两个掺水泵、两个外输泵、两个稠油泵各自前后的压力，控制各个泵的起、停，显及其运行状况及报警。

4）监测两个换热器各自前后混合液的温度及报警。

5）监测脱水器、事故罐的温度及液位及报警。

遍布整个站区的十六处的气体浓度监测及报警。

某油田集油站工艺流程图如图1-1所示。

从各个油井或计量站来的有数混合液先进入两个思想分离器，进行油、水、气、沙四项分离，分离出来的水经掺水泵送到各计量站掺水或对地下注水；

分离出来的原油进入脱水器再次脱水，经稠油泵送往200m3的大罐储存销售；

整个监控系统需要处理：

6）控制两个四相分离器上油室、水室的液位恒定。

7）监测两个四相分离器上油室、水室的液位、温度、压力、报警。

8）监测两个掺水泵、两个外输泵、两个稠油泵各自前后的压力，控制各个泵的起、停，显示其运行状况及报警。

9）监测两个换热器各自前后混合液的温度及报警。

10）监测脱水器、事故罐的温度及液位及报警。

遍布整个站区的十六处的气体浓度监测及报警。

图1-1集油站的工业流程图

图1-1-1集油站的工业流程图

1.4集油站的监控目标及要求

本课程设计研究目的是针对集油站发油、装油、卸油等工艺过程的分析，进行监控系统的硬件设计，同时对系统的适应性进行研究，建立一套具有实际应用能力的监控系统。

本次设计应达到以下目标和要求:

1.能及时地，正确地对运行设备的运行参数和运行状况做出全监测，预防和消除事故隐患。

2.对设备和运行状况进行必要的指导，提高设备运行的安全性、可靠性和有效性，把运行设备发生事故的概率降低到最低水平，将事故造成的损失减低到最低程度。

3.通过对运行设备进行监测、隐患分析和性能评估等，为设备的结构修改、设计优化和安全运行提供数据和信息。

总的来说，进行集油站安全监控的目的就是确保设备的安全运行，预防和消除事故隐患，避免事故发生。

2系统总体方案设计

2.1初步分析

系统总体方案设计直接影响整个计算机监控系统的成本、性能、设计和开发周期。

图2-1设计的基本步骤

2.2一个典型的计算机测控系统组成原理图

图2-2计算机监控系统结构图

2.3集油站安全监控系统的总体结构

集油站监控最重要的是对工艺过程中的各项参数如温度、压力、液位、流量等进行实时监控。

在原油分离过程中液位和压力、锅炉间的锅炉温度、以及各个重要工艺过程中的参数是集油站安全、高效生产的决定性因素，所以必须在各种干扰的情况下，将液位、温度、压力等稳定控制在工艺允许误差范围内，所以对这些参数监控就是生产过程中的关键。

设计集油站安全监控系统，不仅节约了人力物力，而且在准确性、灵活性以及生产效率上都有明显提高，保证了油田的安全稳定生产。

图2-3系统模拟量部分设计图

2.4集油站安全监控系统各部分的功能

储油区：

储油区又称油罐区，是集油站储存油品的区域，也是集油站的核心部分，安全上需要特别注意。

这个区首要任务是保证储油安全，防止火灾和泄露。

主要设施有油罐、油罐附属建筑物、岗亭、消防水池、消防间等。

根据储油种类，可选拱顶罐和浮顶罐。

铁路作业区：

该区主要是向铁路罐车灌装油品或铁路罐车接卸油品，主要包括铁路专用线、站台、铁路卸油设备、油泵房、各种小型油罐、附集油站等加卸油作业设施。

公路作业区：

大多数集油站作业都是铁路来油，再通过公路用汽车罐车向外发油，它发放对象为用户或加油站。

这个区主要设施有汽车加卸油设备、罐桶间、高架罐、油泵房、工具器材库、消防水池等。

辅助生产区：

集油站内还需要有相应的一些辅助设施，如锅炉房、变配电间、材料库、消防泵房、机修间、及污水处理设备等。

这些设施是保证集油站正常运转不可缺少的，但它们在操作上又是独立的体系，因此把这些设施相对的集中在一个区域，既便于管理，又利于安全。

行政管理区：

在这个区域内有办公室、会议室、汽车库、值班室等。

主要承担着集油站的管理工作，保证油品安全装卸和储存，保证油品正常的调入和销售和集油站安全。

图2-4集油站的安全监控总图

2.5常用系统监控仪表

由于所有气体浓度、液位、温度和压力信号比较重要，必须要在现场控制柜显示，所以要选用控制柜上的显示仪，这里我们选择昌晖公司的SWP-LCD-M型多通道巡检控制仪，该表可以轮流显示十六路模拟数据，选择RS-485接口型。

气体浓度、压力和温度信号共45路，所以可选用3台，有3*16-45=3路冗余。

仪表都选用RS-485接口。

（1）SWP-LCD-M概述

SWP-LCD-M多路仪表适合于需要同时对多组过程参量（≤16）进行集中监测，超限报警，变送输出及远传的场合。

SWP-LCD-M多路仪表在设计上吸纳了当今电脑结构思路：

硬件上采用内带快闪存储器的新型微处理器，扩充了大容量的数据存储区，显示器采用大屏幕液晶图形显示板，软件上引入中文Windows的框架思路，并采用了数据压缩技术。

准电脑化的结构，高度地体现了微处理器化仪表的灵活性，成功地解决了多路仪表的分度号可自由设定，测量值集中显示等难题。

SWP-LCD-M多路仪表在人机操作与观察界面上都对传统的二次仪表做了挑战性的改革，以中文菜单引导组态操作,以集中的数据画面显示多路测量结果，以明确的文字信息标识画面内容的涵义，简洁直观地给人以“智能”的感受。

SWP-LCD-M多路仪表可接16路被测信号，根据用户设定要求完成从信号采集，显示，变送到远传的全过程。

SWP-LCD-M多路仪表的打印接口可直接与带有RS232串行口的打印机连接，完成定时打印，即时打印或报警打印。

SWP-LCD-M多路仪表的串行通讯接口可与上位机进行数据传输，实现记录数据的集中管理。

（2）SWP-LCD-M技术指标

输入信号模拟量输入：

电压0——5V1——5V

电流0——10mA4——20mA

输出信号模拟量输出：

电流0——10mA（负载≤750Ω）

4——20mA（负载≤500Ω）

电压0——5V（负载≥250KΩ）

1——5V（负载≥250KΩ）

开关量输出：

继电器触点容量：

AC220V/3A，

DC24V/5A（阻性负载）

SCR输出——400V/0.5A

SSR输出——6–9V/0.05A

馈电输出：

DC24V/30m

精度0.5%FS±

1字或0.2%FS±

1字

采样周期1秒/通道

输入回路8路或16路

测量范围-1999-------9999字

显示方式背光式大屏幕液晶（LCD）图形显示板

显示内容由汉字、西文、数字、工程单位等组成

通过面板按键可完成画面翻页，LCD背光时间长短等操作

控制方式可选择带回差的ON/OFF控