【正文】 益，因此在保證可靠性和經(jīng)濟上允許的前提下，應(yīng)盡可能采用先進的技術(shù)； ② 計算機技術(shù)發(fā)展十分迅速，硬件和軟件更新?lián)Q代的周期越來越短，采用 先 進的技術(shù)意味著延長系統(tǒng)的生命期限； ③ 計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)大多作為整套生產(chǎn)設(shè)備的一部分出現(xiàn)，而高技術(shù)含量往往又體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上，先進技術(shù)的采用可以大 大 提高整套設(shè)備的附加值，帶來可觀的經(jīng)濟和社會效益。而且計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)往往負擔著重要的任務(wù)，一旦出現(xiàn)故障，將造成整個被監(jiān)控過程的混亂，引起嚴重的后果，由此造成的經(jīng)濟損失往往遠非計算機監(jiān)測控 制系統(tǒng)本身的造價所能比擬。 (4) 原油的計量計算要符合相關(guān)國家及企業(yè)標準。同時在計算機的監(jiān)控下對可能發(fā)生的故障進行緊急快速的報警，使操作人員能及時處理故障，避免發(fā)生事故 [6]。 儲 油 罐 3P 6儲 油 罐 2外 輸 泵 1外 輸 泵 2外 輸 泵 4外 輸 泵 3P 3 4P壓 力 計 1T溫 度 計 1 流 量 計 1P含 水 分 析 儀 1P壓 力 計 2T溫 度 計 2 流 量 計 2P含 水 分 析 儀 2V 5V 7儲 油 罐 1加 熱 爐 1加 熱 爐 2外 輸 至 東 仁 溝 首 站外 輸 至 韓 渠 聯(lián) 合 站可 燃 性 氣 體 探 測 器 圖 22 聯(lián)合站原油外輸計量 監(jiān)控 工藝流程圖 原油外輸計量的工藝過程：油井來油經(jīng)加熱爐加熱后，至氣液分離器進行油、氣、水分離。計量站的生產(chǎn)過程包括對分離后的油換熱、緩沖、注入沉降 西安石油大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 罐和凈化罐、泵的外輸?shù)冗^程。 增 壓 點 來 油雙 容 積 單 量套 管 換 熱 器 緩 沖 罐 沉 降 罐凈 化 油 罐外 輸 泵外 輸 計 量東 仁 溝 輸 油 首 站叢 式 井 來 油 收 球 筒 圖 21 原油生產(chǎn)工藝流程 張?zhí)烨?lián)合站的任務(wù)是對進站油氣（來自長 2 層增壓點或計量站、來自長 2 層叢式油井以及韓渠聯(lián)合站）進行匯集、處理及外輸計量。設(shè)計一個實時性好，安全穩(wěn)定，且精確度的外輸計量系統(tǒng)是很有必要的。第五章聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計，主要 進行 了監(jiān)控軟件的設(shè)計 ， 具體介紹了應(yīng)用組態(tài)王 進行監(jiān)控軟件的開發(fā)，畫面（ 如趨勢曲線，實時、歷史報警，實時、歷史報表 ， 報表查詢等畫面）的實現(xiàn) 。 論 文的 結(jié)構(gòu) ： 第一章緒論，主要介紹了研究課題的目的和意義、原油計量監(jiān)控的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢以及本課題研究的主要內(nèi)容。目前基于網(wǎng)絡(luò)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以方便地與上層的管理信息系統(tǒng)集成，上層的計劃或指令可以方便地下達到計算機監(jiān)控系統(tǒng) ；同時，現(xiàn)場的各種實時數(shù)據(jù)和生產(chǎn)信息也可以迅速地上傳，使得上級管理人員可以隨時了解現(xiàn)場的生產(chǎn)情況 ， 這樣就可以大大地提高工作效率和管理水平 [5]。 (3) 油田生產(chǎn)工藝日趨復雜，工藝環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)和耦 合，以及油水界面檢測難度的加大，都給平穩(wěn)操作集輸工藝，合理控制生產(chǎn)技術(shù)指標增加了難度。 (1) 由于近年來油田生產(chǎn)工藝中的介質(zhì)、工況及環(huán)境條件都發(fā)生了較大的變化 ，一些現(xiàn)場儀表和檢測控制方法有的已不適用，為此我們應(yīng)根據(jù)實際工況條件選用相應(yīng)的自控儀表和工控機系統(tǒng)。因此，發(fā)展自控技術(shù)在提高油田生產(chǎn)管理水平和經(jīng)濟效益方面具有十分重要的意義。但目前尚沒有一臺儀表可以測量全流型范圍和可以在 0～ 100%范圍內(nèi)以每一種可能的濃度混合的油、氣、水混合液。 我國勝利、遼河 、 大慶等油田都先后引進了美國一些公司的三相分離油井計量裝置?？梢栽诓挥梅蛛x器或少量分離的情況下直接測出原油的產(chǎn)量。美國油田甚至將銷售過程中溫度影響體積的銷售差額，也考慮設(shè)置到自動化管理系統(tǒng)中。HONEYWELL 公司的非線性液位控制可以適合進液的波動。隨著通信技術(shù)的發(fā)展， SCADA（ Supervisory Control and Data Acquisition）即監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用于油田生產(chǎn)控制與管理中。大慶石油管理局為了提高原油外輸?shù)挠嬃烤?， 應(yīng)新時期的管理需求 ， 原油總外輸計量站成套計量儀表進行更新?lián)Q代 ， 采 用上海自動化儀表公司自動化儀表九廠開發(fā)的總線型微機控制裝置 ， 提高 了 計量水平。 在國內(nèi)眾多的容積式流量計中 ， 腰輪流量計 ， 屬刮板流量計和雙轉(zhuǎn)子流量計因其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)比較成熟 ， 在石油、石化企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。為此， 1990 年起 ，國 內(nèi)應(yīng)用了高新技術(shù)與油田集輸工藝相配套的油汽密閉在線計量工藝技術(shù) ，解 決了油田多年來未能解決原油產(chǎn)量不清 、集輸系統(tǒng)無法密閉運行的問題。隨之東河塘、彩南、溫吉桑、論庫輸油管線的建設(shè)，是我國油氣田自動化實現(xiàn)了由單井、單個裝置 、單站自動化向全油田、全線自動化的轉(zhuǎn)變。 原油計量監(jiān)控技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展 國內(nèi)現(xiàn)狀和趨勢 在我國，原油計量控制系統(tǒng)最先采用的是 DDZII型儀表，取得了一定 的經(jīng)濟效益。 (2) 實現(xiàn)計量站無人值守，減員增效，徹底改變計量站生產(chǎn)作業(yè)制度，改善了勞動條件。同時 ， 聯(lián)合站外來進液量波動增大 ， 給原油準確計量和穩(wěn)定外輸帶來很大影響。 西安石油大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 課題研究的目的和意義 課題研究 的 目的 聯(lián)合站是油田生產(chǎn)中地面工程最關(guān)鍵的一環(huán) ， 是將從采油井采出來的原油經(jīng)集輸管網(wǎng)匯集、存儲、分離、加熱脫水、計量后進行外輸。目前我國大多數(shù)油田聯(lián)合站的自動化水平還很低 ，還停留在人工手動狀態(tài) ， 對物位 、 液量、壓力和溫度等過程參數(shù)都需要靠人工檢 測 ，人為誤差大 ， 嚴重影響生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。 (3) 在現(xiàn)場生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)中控室信息處理自動化，提高了聯(lián)合站生產(chǎn)過程自動化生產(chǎn)管理水平。但這些常規(guī)儀表組成的控制系統(tǒng)在處理復雜控制系統(tǒng)、集中監(jiān)控和控制精度等方面具有局限性。此外，中原油田設(shè)計院研制的 SG50， 中國石油大學研制的 DMC50D 微機控制系統(tǒng)，承德石油學院研制的 GWC80 型微機監(jiān)控系統(tǒng)都將計算機成功的應(yīng)用于原油計量監(jiān)控系統(tǒng)的控制 [1]。原油動態(tài)計量技術(shù) ，主 要應(yīng)用了密閉集輸工藝與雙容積自動計量分離器、渦輪氣體流量計、立式金屬計量罐、系列原油腰輪流量計、 FSHK型原油含水率監(jiān)測儀和微機自動采集處理相結(jié)合 ，成 功地解決了油、氣、水分級計量技術(shù)問題。 國內(nèi)油田聯(lián)合站原油計量多用容積式計量，計量出體積流量后，再結(jié)合原油化驗所得的原油密度計算出流量，貿(mào)易結(jié)算以質(zhì)量流量進行交易，油田計量交接油量計算執(zhí)行標準《原油動態(tài)計量油量計算》（ ） [3]。 我國參與投資的蘇丹 1/2/4 油田原油外輸兩級計算機計量及自動標定系統(tǒng) ， 采用法國 FURHMAN 公司生產(chǎn)的整裝計量模塊 ， 不僅準確度高、可靠性好 ， 而且可在線對流量計進行標定 ， 并根據(jù)壓力、溫度和流量等參數(shù)實時進行流量補償計算 ， 給生產(chǎn)和管理帶來 極大方便。它與油氣開采中的處理設(shè)備上的檢測儀表和控制設(shè)備直接 相連接 ， 能夠?qū)崟r和不斷的獲取檢測儀表所檢測到的運行信息。美國通用公司的無模型控制器可以適合 大 滯后、時變溫度控制等將檢測與控制技術(shù)集一體，為油田集輸控制提供了一體化解決方案。 在上世紀 70 年代末到 80 年代初 ， 蘇 聯(lián)已有大量油井計量自動裝置在全國推廣 ，具 有代表性的 ，應(yīng) 用比較普遍的是 “ 衛(wèi)星 A0” 、 “ 衛(wèi)星 B0” 型油井計量裝置。這一技術(shù) ， 在國外一些油田尤其是海洋油田得到了應(yīng)用。縱觀這些油井計量裝置 ， 它們代表了當今美國三相分離計量的技術(shù)水平。 關(guān)于原油計量的測量不確定度問題一直是人們關(guān)注的問題。 油田自控技術(shù)主要應(yīng)用于原油集輸處理、天然氣處理、水處理、注水、聚合物配制、聚合物注入等生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，主要檢測和控制參數(shù)有溫度、壓力、差壓、液位、界面、流量等，目前控制方案主要采用由常規(guī)儀表或工控機系統(tǒng)為調(diào)節(jié)單元實現(xiàn)的 單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 (2) 近年來油田上應(yīng)用較多的傳統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)，以商用或工業(yè) PC 機系統(tǒng)直接作為檢測 控制設(shè)備，采用將 I/O 模板直接插入主機箱總線擴展的方式實現(xiàn)對 I/O接口電路的擴展，用于參數(shù)較多且集中的場合，各種檢測和控制參數(shù)全部接入主機箱中的 I/O 模板，屬于一種集中式計算機控制系統(tǒng)。因此，選用先進的、合理的控制方案就顯得更為重要。 西安石油大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 本課題研究的主要內(nèi)容和論文的結(jié)構(gòu) 通過對聯(lián)合站的生產(chǎn)工藝過程進行系統(tǒng)分析，確定原油外輸計量各個環(huán)節(jié)的檢測和控制參數(shù)。第二章聯(lián)合站原油計量工藝與控制要求，主要 分析 了聯(lián)合站原油外輸計量的工藝過程 、 特點和工藝的要求。第六章監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試和運行，主要介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件的調(diào)試和運行。為此我們有必要對聯(lián)合站原油計量系統(tǒng)進行分析，了解其基本原理和控制要求。來自計量站的油氣要經(jīng)過快開式電加熱收球筒，將其加熱到 55℃ ，送熱交換器繼續(xù)加熱使原油脫水；來自韓渠聯(lián)合站的油氣直接通過熱交換器進行加熱脫水，來自其它管線的油氣首先經(jīng)過雙容積量油分離器進行油氣水三相的初步分離，然后通過齒輪卸油泵將其送熱交換器進行加熱脫水。站內(nèi)的主要設(shè)備有：換熱器、緩沖罐 、輸油增加裝置、沉降罐、儲油罐、泵機、計量自控儀表、計算機監(jiān)控裝置等。再將分離后的油送入分離緩沖罐，經(jīng)過沉降罐、凈化罐，將油進一步凈化后，再經(jīng)過加熱爐加熱，利用外輸油泵的加壓，通過流量計 等儀表 檢測 后 輸出。 聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計量的要求 聯(lián)合站原油計量系統(tǒng)的基本要求如下 [7]： (1) 全天 24 小時連續(xù)可靠運行，實時檢測生產(chǎn)參數(shù)（如換熱器溫度、沉降罐液位、凈化罐液位、凈化油外輸泵進出口壓力等）的變化，及時有效地控制調(diào)節(jié)各生產(chǎn)參數(shù)。 聯(lián)合站原 油計量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)的主要控制要求是實現(xiàn)原油的準確計量，各設(shè)備參數(shù)的檢測、顯示、控制、及報警 等 ，它們主要有： (1) 三 個 儲油罐液位檢測、顯示與高低報警，就地顯示； (2) 兩個加熱爐的溫度和壓力檢測、顯示與高低報警，就地顯示； (3) 兩組外輸泵的啟?？刂疲? (4) 至東仁溝輸油首站的原油外輸流量、含水率、溫度、壓力的檢測； (5) 至韓渠聯(lián)合站的原油外輸流量、含水率、溫度、壓力的檢測； (6) 兩個外輸油閥門開關(guān)控制； (7) 站內(nèi)可燃氣體濃度檢測、顯示、報警 。所以，能否確保長期可靠地運行成為計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)中首要考慮的問題。 (3) 使用方便 ① 操作方便：系統(tǒng)應(yīng)盡可能降低對操作人員的專業(yè)技術(shù)知識 的要求，操作的內(nèi)容盡可能簡單明了，操作的順序清晰簡明，便于記憶； ② 排錯方便：系統(tǒng)中硬件的排列和安裝合理，配有明顯的指示或信號，并有查錯、診斷、故障報警程序，在故障出現(xiàn)時能及時對它定位排除 ； ③ 維護方便：系統(tǒng)應(yīng)盡量采用標準設(shè)備及其零件，便于硬件的更換。軟件的設(shè)計也應(yīng)規(guī)范化、模塊化。 (6) 經(jīng)濟合理 系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用對象的要求和當前的市場情況進行具體分析進行全面的經(jīng)濟技術(shù)權(quán)衡，這與具體應(yīng)用對象有密切的關(guān)系 [8]。 (3) 外輸計量實時狀態(tài)模擬功能 系統(tǒng) 提供了全中文、圖形化、動態(tài)的監(jiān)控界面，在計算機屏幕上分別顯示出 “ 實時趨勢 ” 畫面、 “ 歷史趨勢 ” 畫面、 “ 實時報表 ” 畫面、 “ 歷史報表 ” 畫面、 “ 實時報警 ” 畫面、 “ 歷史報警 ” 畫面等，將外輸 原 油流量的信息在相應(yīng)畫面上顯示出來。 下位機采用臺灣 ADVANTECH 公司 ADAM5000 系列數(shù)據(jù)采集模塊，它通過 RS485 總線連接各個部件，對現(xiàn)場的控制部件實行在線 調(diào)試、診斷 ，使原油計量監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化 。執(zhí)行機構(gòu)作為下位機要對現(xiàn)場進行測量、采集信息，并通過線路送到主機 ， 由上位機完成數(shù)據(jù)處理的任務(wù) ， 根據(jù)下位機傳送來的信息 ， 上位機自動生成各種報表 ， 并在指定的時間打印輸出 ， 大大減輕了下位機的負擔 ， 以便更好地進行各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制功能 ， 保證系統(tǒng)的可靠性和精度。計算公式如下 [11]： 原油體積總流量 nQ (m3 / h)： mn ntNQ ? （ 31） 式中 :N —— 采樣測量的流量計脈沖數(shù) ， 個； n —— 流量計的流量系數(shù) ， 個脈沖 /L； mt —— 設(shè)定的采樣時間 ， s 。當前 DCS 增加了邏輯順序控制功能，使它的應(yīng)用范圍擴大，過程控制層可以采用 FCS。數(shù)據(jù)采集采用的是亞當?shù)闹悄苣K 5000 系列，此模塊采集效果好，且便于傳輸。用組態(tài)王 組態(tài)軟件構(gòu)造 “ 監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ”能夠大大縮短開發(fā)時間，快速便捷的進行圖形維護和數(shù)據(jù)采集，并且能夠保證系統(tǒng)的質(zhì)量。 (2) 應(yīng)嚴格要求計算機系統(tǒng)與各計量儀表的信號匹配 ，確 保信號的準確。 ② 使用 DCS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ， 更好地體現(xiàn)了集散控制 ， 集中管理的思想 ， 一個節(jié)點出現(xiàn)問題 ， 并不會影響其他的節(jié)點 ， 上位機即使關(guān)機 ， 也不會影響下位機的工作 ， 即不會影響到它的計量精度。 按國家標準規(guī)定 ， 外銷原油計量綜合誤差 %， 原油體積計量誤差 %，由此可見，原油外輸計量準確度是確保企業(yè)經(jīng)濟效益的一項重要指標 。油 田自動化系統(tǒng)可分為兩大部分，一是用來完成過程控制和數(shù)據(jù)采集的 D