联合站安全监测系统传感器设计十二.docx
《联合站安全监测系统传感器设计十二.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《联合站安全监测系统传感器设计十二.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
联合站安全监测系统传感器设计十二
课程设计
课程《安全检测技术》课程设计
题目联合站安全监测系统传感器设计十二
（容积式流量计设计）
电子工程学院安全工程专业安全班
学号学生
指导老师徐竟天
二○一三年六月
《安全检测技术》课程设计任务书
题目
联合站安全监测系统传感器设计十二（容积式流量计设计）
学生姓名
学号
专业班级
设
计
内
容
与
要
求
课程设计主要完成某联合站安全监测系统硬件设计中容积式流量计的选型、应用及接线等。
要求运用已学过各类传感器的知识，完成安全监测系统中传感器的原理、选型、厂家产品参数、接线等内容，将书本传感器的理论知识与厂家具体产品对应起来，使得可以真正理论联系实际。
要求熟悉相关传感器的原理与硬件结构，学会计算机监测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测系统硬件方案中传感器部分的能力。
课程设计内容及基本要求如下：
1.熟悉联合站工艺流程、监控目标及监控要求。
2.学会常用的各种传感器（温度、流量、压力、液位等）参数及使用，了解其工作原理。
3.课程设计中以容积式流量计为主，详细介绍所选流量传感器的工作原理、硬件组成、测量电路、使用时的注意事项。
详细介绍所选流量传感器的厂家产品参数、接线、特点等参数。
4.完成监测系统硬件方案设计，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
2013年6月17日至2013年6月23日
指导教师签名
年月日
系（教研室）主任签名
年月日
学生签名
年月日
目录
1绪论1
1.1课题研究的目的和意义1
1.1.1课题研究的目的1
1.1.2课题研究的意义1
1.2原油计量监控系统技术研究现状和发展1
1.2.1国内现状和趋势1
1.2.1国外研究现状及趋势3
1.3计量监控系统组成4
1.4联合站原油计量工艺4
1.5I/O点参数统计5
2传感器介绍9
2.1容积式流量计9
2.2容积式流量计的分类9
2.3容积式流量计原理9
2.4容积式流量计的结构10
2.5容积式流量计的优缺点11
2.6容积式流量计的误差分析及解决对策12
2.6.1误差分析12
2.6.2解决对策13
2.7容积式流量计性能的选择14
2.8传感器的选型15
2.8.1流量计的选型技巧15
2.8.2LL系列流量计16
3其他传感器选型18
3.1电磁流量计19
3.2涡街流量计（旋涡流量计）19
3.3浮子流量计（转子流量计）19
3.4科氏力质量流量计19
3.5热式（气体）质量流量计19
3.6超声波流量计20
3.7涡轮流量计21
3.8靶式流量计21
4结论22
参考文献 23
附录24
1绪论
1.1课题研究的目的和意义
1.1.1课题研究的目的
联合站是油田生产中地面工程最关键的一环，是集油气分离、原油脱水、原油计量、稳定外输、油田注水、污水处理、消防及热力系统等为一体的综合生产过程。
原油计量是油田开发生产中的一个重要环节。
随着国内大部分油田开发进入到后期产能递减，产液量增加，原有综合含水率上升，油井计量站规模增大。
同时，联合站外来进液量波动增大，给原油准确计量和稳定外输带来很大的影响。
目前我国大多数油田联合站的自动化水平还很低，还停留在人工手动状态，对物位、液量、压力和温度等过程参数都需要靠人工检测，人为误差大，严重影响生产效率及产品质量。
针对联合站的实际情况以满足联合站原油外输计量生产要求，开发这一套原油外输计量监控系统，它能对生产现场实现原油计量高精度的远程集中化科学管理和实时的线控制：
实现流程操作权自动化，保证生产的顺利进行。
1.1.2课题研究的意义
联合站原油计量监控系统的应用具有重要意义，计量结果直接影响油田的效益和信誉，这套监控系统的研发具有以下重要意义：
1）将人工计量改为自动连续计量，人工取样化验改为自动连续检测，能够提供更及时、准确的信息。
2）实现计量站无人值守，减员增效，彻底改变计量站生产作业制度，改善了生产过程自动化生产管理水平。
3）在现场生产自动化的基础上，实现中控室信息处理自动化，提高了联合站生产过程自动化生产管理水平。
4）为保证油气田生产安全、平稳、优化运行提供了有力手段。
外输过程必须在安全生产的前提下安排优化运行，以求得最好的经济效益。
1.2原油计量监控系统技术研究现状和发展
1.2.1国内现状和趋势
在我国，原油计量最早采用的技术基本上是沿用前苏联的模式，特别是单井计量。
我国是在2000年后采用液位自动控制连续量油法，2005年后兴起快速分离连续量油法的。
我国计量控制系统最先采用的是DDZ-2型仪表，并且取得了一定的经济效益。
但是这些常规仪表组成的控制系统在处理复杂控制系统，集中监控和控制精度等方面具有局限性。
随着计算机在石油工业过程控制中的应用，尤其是西部塔里木、吐哈、准格尔三大盆地的开发个建设，油田生产过程中的自动控制和管理得到了明显的迅速的发展。
SCADA系统，使308口油水井、19座计量站全部实现了自动化，成为我国第一个整装油田的自动化系统。
随之东河塘、彩南、温吉桑、论库输油管线的建设，是我国油气田自动化实现了由单井、单个装置、单站自动化向全油田、全线自动化的转变。
此外，中原油田设计院研制的SG-50，中国石油大学研制的DMC-50D微机控制系统，承德石油学院研制的GWC-80型微机监控系统都将计算机成功的应用于原油计量监控系统的控制。
在油田生产过程中，要求外输计量系统有高准确度和高可靠性。
原油产量的计量是油田开发中最基础的工作，原油计量是油田集输工艺中必要的计量环节，也是考核原油生产任务完成的依据。
为此，1990年起，国内应用了高新技术与油田集输工艺相配套的油汽密闭在线计量工艺技术，解决了油田多年来未能解决原油产量不清、集输系统无法密闭运行的问题。
原油动态计量技术，主要应用了密闭集输工艺与双容积自动计量分离器、涡轮气体流量计、立式金属计量罐、系列原油腰轮流量计、FSH-K型原油含水率监测仪和微机自动采集处理相结合，成功地解决了油、气、水分级计量技术问题。
通过几年的实践，仪器、仪表性能稳定，结构合理，计量准确，将计量误差控制在0.5%以下，弄清了原油外输的产量，从而有效地指导了各阶段的生产组织工作，原油损耗由2%下降到0.5%，提高了经济效益。
目前，按照原油天然气稳定轻烃交接计量站计量器具配备规范（5SY/T5398-91），原油外输计量必须采用容积式流量计作为体积计量器具。
在国内众多的容积式流量计中，腰轮流量计，属刮板流量计和双转子流量计因其生产和应用技术比较成熟，在石油、石化企业得到了广泛的应用。
国内油田联合站原油计量多用容积式计量，计量出体积流量后，再结合原油化验所得的原油密度计算出流量，贸易结算以质量流量进行交易，油田计量交接油量计算执行标准《原油动态计量油量计算》（GB9109.5）。
大庆石油管理局总外输计量站于1992年投用了一套由工业控制计算机和计量仪表组成的成套原油仪表计量系统，取得了良好的社会经济效益。
大庆原油总外输计量站承担着大庆油田85%的原油外输计量任务，属国家一级计量单位。
大庆石油管理局为了提高原油外输的计量精度，应新时期的管理需求，原油总外输计量站成套计量仪表进行更新换代，采用上海自动化仪表公司自动化仪表九厂开发的总线型微机控制装置，提高了计量水平。
我国参与投资的苏丹1/2/4油田原油外输两级计算机计量及自动标定系统，采用法国FURHMAN公司生产的整装计量模块，不仅准确度高、可靠性好，而且可在线对流量计进行标定，并根据压力、温度和流量等参数实时进行流量补偿计算，给生产和管理带来极大方便。
本设计以延长某采油厂的原油处理为例。
原油从井口采出，集输至计量间，经分离器量油（一般为手工量油，测量单井产液量、产气量）后，气、液混输至中转站，进行油、气、水三相分离（或气、液二相分离），分离后的油水混合液经外输泵升压并计量（介质为30-90％的含水原油）后输往联合站，经游离水脱除器-一段加热炉-压力沉降罐-二段加热炉-电脱水器处理后成为净化原油（成品油），经外输油泵升压后输至油库销售。
整个过程中油水逐步分离，原油含水由高到低逐渐减少，介质中杂质含量不断下降。
联合站是高温，高压，易燃，易爆的场所，是油田一级要害场所。
安全生产就要对联合站进行计算机监控。
整个处理过程详见如下简图1：
图1原油集输、计量工艺流程示意图
1.2.1国外研究现状及趋势
国外油田自动化监控工作已有几十年的历史了。
一些先进的监控系统如监控与数据采集系统（SCADA）以及GPRS网络传输方式在国外各个油田早就开始应用了。
50年代，美国海湾公司就建成了第一套自动化监控输送系统（LACT）装置，解决了原油的自动收集、处理、计量和输送问题。
60年代，Arco油气公司的IatanEastHoward油田PLC用于注水控制，并很快发展到报警、泵控等其他领域。
80年代分布式监控系统就已经应用于石油行业。
随着DCS系统采用一些先进的控制策略，使部分生产过程的控制得到了进一步优化。
HONEYWELL公司的非线性液位控制可以适合进液的波动。
美国通用公司的无模型控制器可以适合太滞后、时变温度控制等将检测与控制技术集一体，为油田集输控制提供了一体化解决方案。
英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据监测的地质情况自动控制油井的产量，保证地层原油达到最大采收率。
美国LUFKIN公司推出PRC油井自动控制系统功能齐全，完全能够满足对油田抽油机进行全方位测控的需要。
目前国外已将自动化技术提升到对原油的生产、储运、销售等环节进行全面监控的现代化管理水平的高度。
比如英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据地质情况自动的控制油井的产量，确保底层原油达到最大采收率。
美国油田甚至将销售过程中温度影响体积的销售差额，也考虑设置到自动化管理系统中。
1.3计量监控系统组成
系统组成。
原油计量监控系统采用上位工控计算机、下位分布式数据采集控制系统和RS-485总线构成DCS系统。
系统组成如图2所示:
图2原油计量监控系统组成示意图
工控计算机选择台湾AD2VANTECH公司IPC-610,配置奔腾PIV2G的CPU,256MB内存,80G硬盘,22寸IBM显示器,带有RS-232C标准通讯接口及打印机并行口。
分布式数据采集控制系统选用台湾ADVAN2TECH公司ADAM-5000E。
ADAM-5017模块实现模拟量的采集;ADAM-5080模块实现脉冲信号的输入；ADAM-5051模块实现开关量的输入；ADAM5024模块实现压力、温度、外输的控制；ADAM-5056模块实现对外输泵、故障报警等的输出控制。
现场检测信号选用仪器:
温度、压力检测选用德国E+H公司的一体化变送器;储油罐液位计选用德国E+H公司插入式单法兰智能液位计;可燃气体浓度检测选用深圳特安公司ES2000T-C4可燃气探测器。
各检测信号均为4~20Ma标准模拟信号,经隔离保护、安全栅接到ADAM5000系列模块。
原油流量计量脉冲检测采用上海一诺有限公司双转子流量计LSZ）））100J,输出信号为24VDC脉冲信号,通过ADAM5080计数通道采集。
含水率检测采用西安思坦电子科技有限公司YS-200在线原油含水分析仪,经RS485直接通信采集含水率信号。
1.4联合站原油计量工艺
联合站原油计量系统通常由储油、加热、外输及计量监控四部分组成。
联合站
升级会员 