【正文】 益，因此在保證可靠性和經(jīng)濟(jì)上允許的前提下，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的技術(shù)； ② 計(jì)算機(jī)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(jìn)的技術(shù)意味著延長系統(tǒng)的生命期限； ③ 計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jì)和社會(huì)效益。而且計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)往往負(fù)擔(dān)著重要的任務(wù)，一旦出現(xiàn)故障，將造成整個(gè)被監(jiān)控過程的混亂，引起嚴(yán)重的后果，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失往往遠(yuǎn)非計(jì)算機(jī)監(jiān)測控 制系統(tǒng)本身的造價(jià)所能比擬。 (4) 原油的計(jì)量計(jì)算要符合相關(guān)國家及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)在計(jì)算機(jī)的監(jiān)控下對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行緊急快速的報(bào)警，使操作人員能及時(shí)處理故障，避免發(fā)生事故 [6]。 儲(chǔ) 油 罐 3P 6儲(chǔ) 油 罐 2外 輸 泵 1外 輸 泵 2外 輸 泵 4外 輸 泵 3P 3 4P壓 力 計(jì) 1T溫 度 計(jì) 1 流 量 計(jì) 1P含 水 分 析 儀 1P壓 力 計(jì) 2T溫 度 計(jì) 2 流 量 計(jì) 2P含 水 分 析 儀 2V 5V 7儲(chǔ) 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(jì)量 監(jiān)控 工藝流程圖 原油外輸計(jì)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(jìn)行油、氣、水分離。計(jì)量站的生產(chǎn)過程包括對(duì)分離后的油換熱、緩沖、注入沉降 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 罐和凈化罐、泵的外輸?shù)冗^程。 增 壓 點(diǎn) 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(jì) 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(duì)進(jìn)站油氣（來自長 2 層增壓點(diǎn)或計(jì)量站、來自長 2 層叢式油井以及韓渠聯(lián)合站）進(jìn)行匯集、處理及外輸計(jì)量。設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)性好，安全穩(wěn)定，且精確度的外輸計(jì)量系統(tǒng)是很有必要的。第五章聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，主要 進(jìn)行 了監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) ， 具體介紹了應(yīng)用組態(tài)王 進(jìn)行監(jiān)控軟件的開發(fā)，畫面（ 如趨勢曲線，實(shí)時(shí)、歷史報(bào)警，實(shí)時(shí)、歷史報(bào)表 ， 報(bào)表查詢等畫面）的實(shí)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(jì)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(jì)算機(jī)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(jì)劃或指令可以方便地下達(dá)到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) ；同時(shí)，現(xiàn)場的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)信息也可以迅速地上傳，使得上級(jí)管理人員可以隨時(shí)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(fù)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(biāo)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(shí)際工況條件選用相應(yīng)的自控儀表和工控機(jī)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(jì)效益方面具有十分重要的意義。但目前尚沒有一臺(tái)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(jìn)了美國一些公司的三相分離油井計(jì)量裝置。可以在不用分離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(dòng)化管理系統(tǒng)中。HONEYWELL 公司的非線性液位控制可以適合進(jìn)液的波動(dòng)。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?jì)量精度 ， 應(yīng)新時(shí)期的管理需求 ， 原油總外輸計(jì)量站成套計(jì)量儀表進(jìn)行更新?lián)Q代 ， 采 用上海自動(dòng)化儀表公司自動(dòng)化儀表九廠開發(fā)的總線型微機(jī)控制裝置 ， 提高 了 計(jì)量水平。 在國內(nèi)眾多的容積式流量計(jì)中 ， 腰輪流量計(jì) ， 屬刮板流量計(jì)和雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(jì)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(yùn)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(dòng)化實(shí)現(xiàn)了由單井、單個(gè)裝置 、單站自動(dòng)化向全油田、全線自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變。 原油計(jì)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(jì)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(jì)效益。 (2) 實(shí)現(xiàn)計(jì)量站無人值守，減員增效，徹底改變計(jì)量站生產(chǎn)作業(yè)制度，改善了勞動(dòng)條件。同時(shí) ， 聯(lián)合站外來進(jìn)液量波動(dòng)增大 ， 給原油準(zhǔn)確計(jì)量和穩(wěn)定外輸帶來很大影響。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(chǔ)、分離、加熱脫水、計(jì)量后進(jìn)行外輸。目前我國大多數(shù)油田聯(lián)合站的自動(dòng)化水平還很低 ，還停留在人工手動(dòng)狀態(tài) ， 對(duì)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(yán)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(dòng)化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)中控室信息處理自動(dòng)化，提高了聯(lián)合站生產(chǎn)過程自動(dòng)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(fù)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(jì)院研制的 SG50， 中國石油大學(xué)研制的 DMC50D 微機(jī)控制系統(tǒng)，承德石油學(xué)院研制的 GWC80 型微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都將計(jì)算機(jī)成功的應(yīng)用于原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的控制 [1]。原油動(dòng)態(tài)計(jì)量技術(shù) ，主 要應(yīng)用了密閉集輸工藝與雙容積自動(dòng)計(jì)量分離器、渦輪氣體流量計(jì)、立式金屬計(jì)量罐、系列原油腰輪流量計(jì)、 FSHK型原油含水率監(jiān)測儀和微機(jī)自動(dòng)采集處理相結(jié)合 ，成 功地解決了油、氣、水分級(jí)計(jì)量技術(shù)問題。 國內(nèi)油田聯(lián)合站原油計(jì)量多用容積式計(jì)量，計(jì)量出體積流量后，再結(jié)合原油化驗(yàn)所得的原油密度計(jì)算出流量，貿(mào)易結(jié)算以質(zhì)量流量進(jìn)行交易，油田計(jì)量交接油量計(jì)算執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《原油動(dòng)態(tài)計(jì)量油量計(jì)算》（ ） [3]。 我國參與投資的蘇丹 1/2/4 油田原油外輸兩級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)量及自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng) ， 采用法國 FURHMAN 公司生產(chǎn)的整裝計(jì)量模塊 ， 不僅準(zhǔn)確度高、可靠性好 ， 而且可在線對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定 ， 并根據(jù)壓力、溫度和流量等參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行流量補(bǔ)償計(jì)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(shí)和不斷的獲取檢測儀表所檢測到的運(yùn)行信息。美國通用公司的無模型控制器可以適合 大 滯后、時(shí)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(jì) 70 年代末到 80 年代初 ， 蘇 聯(lián)已有大量油井計(jì)量自動(dòng)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(jì)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(jì)量裝置 ， 它們代表了當(dāng)今美國三相分離計(jì)量的技術(shù)水平。 關(guān)于原油計(jì)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(jī)系統(tǒng)為調(diào)節(jié)單元實(shí)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，以商用或工業(yè) PC 機(jī)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(jī)箱總線擴(kuò)展的方式實(shí)現(xiàn)對(duì) I/O接口電路的擴(kuò)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(jī)箱中的 I/O 模板，屬于一種集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。因此，選用先進(jìn)的、合理的控制方案就顯得更為重要。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(duì)聯(lián)合站的生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定原油外輸計(jì)量各個(gè)環(huán)節(jié)的檢測和控制參數(shù)。第二章聯(lián)合站原油計(jì)量工藝與控制要求，主要 分析 了聯(lián)合站原油外輸計(jì)量的工藝過程 、 特點(diǎn)和工藝的要求。第六章監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試和運(yùn)行，主要介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件的調(diào)試和運(yùn)行。為此我們有必要對(duì)聯(lián)合站原油計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解其基本原理和控制要求。來自計(jì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(chǔ)油罐、泵機(jī)、計(jì)量自控儀表、計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jì) 等儀表 檢測 后 輸出。 聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計(jì)量的要求 聯(lián)合站原油計(jì)量系統(tǒng)的基本要求如下 [7]： (1) 全天 24 小時(shí)連續(xù)可靠運(yùn)行，實(shí)時(shí)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(jìn)出口壓力等）的變化，及時(shí)有效地控制調(diào)節(jié)各生產(chǎn)參數(shù)。 聯(lián)合站原 油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的主要控制要求是實(shí)現(xiàn)原油的準(zhǔn)確計(jì)量，各設(shè)備參數(shù)的檢測、顯示、控制、及報(bào)警 等 ，它們主要有： (1) 三 個(gè) 儲(chǔ)油罐液位檢測、顯示與高低報(bào)警，就地顯示； (2) 兩個(gè)加熱爐的溫度和壓力檢測、顯示與高低報(bào)警，就地顯示； (3) 兩組外輸泵的啟?？刂?； (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(gè)外輸油閥門開關(guān)控制； (7) 站內(nèi)可燃?xì)怏w濃度檢測、顯示、報(bào)警 。所以，能否確保長期可靠地運(yùn)行成為計(jì)算機(jī)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(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)知識(shí) 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(cuò)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(hào)，并有查錯(cuò)、診斷、故障報(bào)警程序，在故障出現(xiàn)時(shí)能及時(shí)對(duì)它定位排除 ； ③ 維護(hù)方便：系統(tǒng)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及其零件，便于硬件的更換。軟件的設(shè)計(jì)也應(yīng)規(guī)范化、模塊化。 (6) 經(jīng)濟(jì)合理 系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的要求和當(dāng)前的市場情況進(jìn)行具體分析進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)權(quán)衡，這與具體應(yīng)用對(duì)象有密切的關(guān)系 [8]。 (3) 外輸計(jì)量實(shí)時(shí)狀態(tài)模擬功能 系統(tǒng) 提供了全中文、圖形化、動(dòng)態(tài)的監(jiān)控界面，在計(jì)算機(jī)屏幕上分別顯示出 “ 實(shí)時(shí)趨勢 ” 畫面、 “ 歷史趨勢 ” 畫面、 “ 實(shí)時(shí)報(bào)表 ” 畫面、 “ 歷史報(bào)表 ” 畫面、 “ 實(shí)時(shí)報(bào)警 ” 畫面、 “ 歷史報(bào)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(jī)采用臺(tái)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(gè)部件，對(duì)現(xiàn)場的控制部件實(shí)行在線 調(diào)試、診斷 ，使原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 。執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為下位機(jī)要對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行測量、采集信息，并通過線路送到主機(jī) ， 由上位機(jī)完成數(shù)據(jù)處理的任務(wù) ， 根據(jù)下位機(jī)傳送來的信息 ， 上位機(jī)自動(dòng)生成各種報(bào)表 ， 并在指定的時(shí)間打印輸出 ， 大大減輕了下位機(jī)的負(fù)擔(dān) ， 以便更好地進(jìn)行各個(gè)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(jì)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(jì)脈沖數(shù) ， 個(gè)； n —— 流量計(jì)的流量系數(shù) ， 個(gè)脈沖 /L； mt —— 設(shè)定的采樣時(shí)間 ， s 。當(dāng)前 DCS 增加了邏輯順序控制功能，使它的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，過程控制層可以采用 FCS。數(shù)據(jù)采集采用的是亞當(dāng)?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(shí)間，快速便捷的進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集，并且能夠保證系統(tǒng)的質(zhì)量。 (2) 應(yīng)嚴(yán)格要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與各計(jì)量儀表的信號(hào)匹配 ，確 保信號(hào)的準(zhǔn)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(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題 ， 并不會(huì)影響其他的節(jié)點(diǎn) ， 上位機(jī)即使關(guān)機(jī) ， 也不會(huì)影響下位機(jī)的工作 ， 即不會(huì)影響到它的計(jì)量精度。 按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ， 外銷原油計(jì)量綜合誤差 %， 原油體積計(jì)量誤差 %，由此可見，原油外輸計(jì)量準(zhǔn)確度是確保企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要指標(biāo) 。油 田自動(dòng)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