【正文】 這是一種閉環(huán)控制，整個過程是自動進(jìn)行的。 自動化系統(tǒng)的主要類型 按照功能的不同自動化系統(tǒng)分為若干類型，下面選其中主要的 6 種類型進(jìn)行介紹，在實(shí)際應(yīng)用中它們常常組合使用。 （ 2）向智能自動化系統(tǒng)發(fā)展?，F(xiàn)已投入批量生產(chǎn)的發(fā)油設(shè)備有 BC801 型智能流量測控系統(tǒng)等。 1984 年，美國 Smith Meter公司率先推出了集散型微機(jī)控制發(fā)油系統(tǒng)―― ACCULOAD1 發(fā)油系統(tǒng)。它的廣泛應(yīng)用能提高工廠裝備的技術(shù)水平，節(jié)約能源、降低消耗、促進(jìn)生產(chǎn)的柔性化和集成化，同時能提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品的競爭能力，還能改善勞動條件，控制環(huán)境污染，保證生產(chǎn)安全可靠。 （ 2）泡沫泵的揚(yáng)程 （ 521） 式中 ――泡沫泵揚(yáng)程，； ――泡沫管路沿程摩阻，； ――空氣泡沫產(chǎn)生器入口與消防水池液面和標(biāo)高差，；本設(shè)計(jì)中： ――空氣泡沫產(chǎn)生器進(jìn)口工作壓力，；在此取 [5]。本設(shè)計(jì)中選用型泡沫比例混合器，其最大泡沫混合液流量為。鑄鐵管取； ――管內(nèi)徑。 清水泵的實(shí)際流量應(yīng)為。 （ 2）冷卻范圍 著火浮頂罐因火勢僅在浮盤周邊，火勢較小，所以其相鄰油罐可不冷卻。 泡沫計(jì)算耗量 （ 51） 式中 ――泡沫計(jì)算耗量，； ――泡沫供給強(qiáng)度，； ――燃燒面積，；浮頂罐的燃燒面積應(yīng)按罐壁與泡沫堰板之間的環(huán)形面積計(jì)算，泡沫堰板距罐壁的距離應(yīng)為，本設(shè)中取。管線的防空坡度一般為 2‰。在初步布置了消火栓的位置后，應(yīng)該用消火栓的保護(hù)半徑檢驗(yàn)其布置是否合理，以保證被冷卻油罐周圍任一點(diǎn)都能得到冷卻，也就是說保證消火栓與它負(fù)責(zé)冷卻的油罐之間的距離不大于消火栓的保護(hù)半徑。 若水的經(jīng)濟(jì)流速取，則可求得管子內(nèi)徑為 [6]。油罐單位周長上所需要的冷卻水量稱為冷卻水供給強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中取冷卻水供給強(qiáng)度為，浮頂罐的冷卻水供給時間為。本設(shè)計(jì)中取泡沫供給強(qiáng)度為 [5]。一般的做法是從最困難的條件出發(fā)，選擇泡沫需要量最大的那個油罐作為著火罐。 基本參數(shù)的設(shè)定 確定泡沫液和消防水的耗量和儲備量是選擇消防設(shè)備和器材的前提條件，而這些參數(shù)的確定又取決于泡沫和冷卻水的供給強(qiáng)度、滅火計(jì)算時間以及防止回燃所必需的冷卻時間等參數(shù)。 （ 4） 1～ 4 級石油庫應(yīng)設(shè)獨(dú)立消防給水系統(tǒng)。油庫消防設(shè)施的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)油庫等級、油罐形式、油品火災(zāi)危險性及與鄰近單位的 消防協(xié)作條件等因素綜合考慮確定。已知罐內(nèi)油品平均溫度為 32℃，假設(shè)加熱器管壁溫度為 110℃。 由以上兩式求得的值常在℃之間，數(shù)值較大，因 此項(xiàng)就很小，實(shí)際計(jì)算中甚至可以忽略不計(jì)，再考慮到與之間的差別并不大，的計(jì)算可簡化為： （ 48） 式中 ――從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)，℃； ――附加熱阻，℃；其值可由文獻(xiàn) [5]中的表 46 查得。由總傳熱系數(shù)公式可知，對總傳熱影響最大的是罐壁部分，其次是罐頂，而罐底的影響最小。 熱力計(jì)算 油罐周圍介質(zhì)溫度 （ 41） 式中 ――油罐周圍介質(zhì)溫度，℃； ――最冷月地表平均溫度，℃。 以上這些參數(shù)都可由相關(guān)的公式及規(guī)定求出，其結(jié)果為：油罐的總傳熱系數(shù)為℃、單位時間內(nèi)加熱油品所需的總熱量為、蒸汽經(jīng)加熱器至油品的總傳熱系數(shù)為℃、加熱器的實(shí)際加熱面積為、加熱器所用的蒸汽耗量為。 分段式加熱器由于分段管組的長度不大，蒸汽通過管組的摩阻較小，因此它可以在較低的蒸汽壓力下工作。只是對間歇作業(yè)的不放空的粘油和凝固點(diǎn)低于最低周圍介質(zhì)溫度的油品，它們的管路才采用伴隨加熱。此外，廠礦企業(yè)用燃料油或殘?jiān)妥鳛榧訜釥t或鍋爐燃料時，應(yīng)在燃料油使用前預(yù)先加熱。 （ 1）從罐區(qū)到泵房 ，流體處于水力光滑區(qū)，得： （ 2）從油庫到外輸首站 ，流體處于水力光滑區(qū)，得： （ 3）從油庫到外輸首站 ，流體處于水力光滑區(qū)，得： （ 4）總沿程摩阻 局部摩阻 37 式中 ――管路局部摩阻損失，； ――管子內(nèi)徑，； ――實(shí)際 流速，； ――重力加速度，； ――局部摩阻的當(dāng)量長度，可參考表 24 求得。 從罐區(qū)到泵房： 從油庫到外輸首站： 從油庫到煉油廠： 管徑 油庫設(shè)計(jì)中，管徑是根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速和任務(wù)輸量共同決定的，計(jì)算公式為： 32 式中 ――管路的計(jì)算內(nèi)徑，； ――油品任務(wù)輸量，； ――油品經(jīng)濟(jì)流速。只有當(dāng)泵供給的能量剛好滿足管路消耗的能量時，泵和管路系統(tǒng)才 處于平衡狀態(tài)，此時泵的揚(yáng)程和流量是否處于有效區(qū)域內(nèi)，這就需要對泵和管路系統(tǒng)的工作點(diǎn)進(jìn)行校核。 選擇離心泵時，首先要確定輸送油品性質(zhì)和泵的工作參數(shù)。泵房工藝流程應(yīng)根據(jù)油庫業(yè)務(wù)，分別滿足收油、發(fā)油（包括用泵發(fā)油和自流發(fā)油）、輸轉(zhuǎn)、倒罐以及放空等要求。最后利用達(dá)西公式，便可分別算出各段管路的沿程摩阻損失，求和可得管路的總程摩阻損失為。只有當(dāng)工程很大，選擇數(shù)據(jù)稍有變動，就會導(dǎo)致較大的投資和其它費(fèi)用，這就需要做原始的經(jīng)濟(jì)分析對比。 在確定油庫工藝流程后，可著手布置油庫管網(wǎng)。不但滿足收發(fā)作業(yè)要求，而且應(yīng)使各油罐間能相互輸轉(zhuǎn)，油泵能互為備用。 此外，石油庫通向公路的車輛出入口（公路裝卸區(qū)的單獨(dú)出入口除外），一、二、三級石油庫不宜少于 2 處，四、五級石油庫可設(shè) 1 處。 油庫的生活設(shè)施，如家屬宿舍、娛樂活動場所等公共設(shè)施應(yīng)設(shè)置在庫外，并離庫區(qū)有一定的距離。 輔助生產(chǎn)區(qū) 油庫的生產(chǎn)活動中，需要有一些相應(yīng)的輔助設(shè)施，如鍋爐房、變配電間、機(jī)修間、材料庫、化驗(yàn)室、污水處理間、消防泵房等等。 本設(shè)計(jì)中防火堤圍繞罐區(qū)環(huán)形敷設(shè)，防火堤的內(nèi)面積即罐區(qū)的面積為。 （ 8）立式油罐罐組內(nèi)應(yīng)按下列規(guī)定設(shè)置隔堤： ①當(dāng)單罐容量小于時，隔堤內(nèi)的油罐數(shù)量不應(yīng)多于 6 座。防火堤的實(shí)高應(yīng)比計(jì)算高度高出，且不應(yīng)低于（以防火堤內(nèi)側(cè)涉及地坪計(jì)）、不宜高于（以防火堤外側(cè)道路路面計(jì)）。區(qū)內(nèi)各罐之間保持一定的安全距離還能防止一個罐著火時殃及其它油罐，油罐之間的防火距離可參考文獻(xiàn) [2]中 的規(guī)定。 油庫按業(yè)務(wù)要求一般可分為儲油區(qū)、裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、行政管理區(qū)等四個區(qū)域。 即油庫容量為。油庫容量要保證在交通運(yùn)輸暫時中斷的情況下，具有足夠的容量接收油田來油。 油庫容量 油庫建設(shè)首先需要解決的問題是正確地確定油庫的容量。 12 式中 ――油品運(yùn)動粘度，； ――油品溫度?！?、最高溫度 31℃；年降雨總量 600mm，最大凍土深度200mm，當(dāng)?shù)卮髿鈮?765mmHg。目前，我國原油庫的單庫容量已超過了百萬噸級，油庫中單個油罐的容量也超過了數(shù)萬噸乃至數(shù)十萬噸，而商業(yè)性油庫也向著中型化方向發(fā)展。 oilfield 目 錄 1 緒 論 1 設(shè)計(jì)的背景及目的 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) 2 設(shè)計(jì)要求 2 設(shè)計(jì)過程 3 總平面布置 3 工藝流程設(shè)計(jì) 3 加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 自動化控制概念設(shè)計(jì) 4 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 4 2 總平面布置 6 油庫容量 6 油庫的分級和分區(qū) 7 儲油區(qū) 8 裝卸區(qū) 10 輔助生產(chǎn)區(qū) 11 行政管理區(qū) 11 污水處理設(shè)備 11 庫內(nèi)道路 12 3 工藝流程設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 工藝流程設(shè)計(jì) 13 水力部分 13 泵房工藝流程 15 水力計(jì)算 17 經(jīng)濟(jì)流速 17 任務(wù)輸量 17 管徑 18 實(shí)際流速 18 沿程摩阻 19 局部摩阻 21 總水力摩阻 21 泵房工藝計(jì)算 21 泵的流量 21 泵的揚(yáng)程 21 校核泵與管路的工作點(diǎn) 22 泵的允許吸入高度 22 泵的允許安裝高度 23 4 熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 24 加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 熱力計(jì)算 26 油罐周圍介質(zhì)溫度 26 油罐總傳熱系數(shù) 26 加熱油品所需的總熱量 27 蒸汽經(jīng)加熱器至油品總傳熱系數(shù) 27 加熱器面積 30 蒸汽消耗量 30 5 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 31 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 基本參數(shù)的設(shè)定 32 清水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 泡沫系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 34 消防系統(tǒng)計(jì)算 34 空氣泡沫滅火系統(tǒng)的基本參數(shù) 34 清水系統(tǒng) 36 泡沫系統(tǒng) 40 6 自動化控制概念設(shè)計(jì) 43 自動化控制的概念和發(fā)展?fàn)顩r 43 自動化控制的發(fā)展趨勢 44 自動化系統(tǒng)的主要類型 45 壓力的測量和控制 46 流量的測量和控制 47 溫度的測量和控制 47 液位的測量和控制 48 含水分析及密度的測量和控制 48 靜電的測量和控制 49 機(jī)泵自動化 49 7 結(jié)論及建議 51 結(jié) 論 51 建 議 52 致 謝 53 參考文獻(xiàn) 54 附 錄 55 1 緒 論 設(shè)計(jì)的背景及目的 油庫是接收、儲存、發(fā)放石油或石油產(chǎn)品的企業(yè)或單位。在綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識的前提下 ，查閱了有關(guān)原油庫各操作單元設(shè)計(jì)和計(jì)算的規(guī)范及文獻(xiàn)。它對于保障國防和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有相當(dāng)重要的意義。 process design?，F(xiàn)代油庫已從傳統(tǒng)意義上的單一儲存石油的倉庫向綜合儲存和輸轉(zhuǎn)石油、液化氣、化工產(chǎn)品、物資等方向發(fā)展，并且在其他企業(yè)，如鐵道、交通、電力、冶金等部門也建有各種類型的油庫，以保證生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀根據(jù)我國國情，我國現(xiàn)在戰(zhàn)略儲備量還很少，到 2020 年我國還建設(shè)一大批的油庫以滿足實(shí)際需要。 （ 2）閃點(diǎn) 閃點(diǎn)是指在規(guī)定條件下加熱油品時 ，逸出的油蒸汽與空氣形成混合氣，當(dāng)與火焰接觸發(fā)生瞬間閃火時的最低溫度。它是油庫設(shè)計(jì)的重要組成部分，也是整個油庫設(shè)計(jì)的前導(dǎo)和基礎(chǔ)。對于油田原油庫，它的任務(wù)是接受各轉(zhuǎn)油站的來油，并通過長輸管線或鐵路罐車進(jìn)行外輸。 32℃時該原油密度為 872； ――油罐利用系數(shù)。 油庫內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)施散發(fā)的油氣量和火災(zāi)危險程度以及操作方式各不相同，而且差別較大。 同時，儲油區(qū)內(nèi)儲存有大量油品，如果發(fā)生火災(zāi)，不僅油庫本身遭受重大經(jīng)濟(jì)損失，而且危及周圍地區(qū)的安全，所以應(yīng)特別注意油罐區(qū)防火安全距離的設(shè)定。 （ 5）油罐之間的防火距離不應(yīng)小于文獻(xiàn) [2]中表 的規(guī)定。 （ 7）防火堤內(nèi)的有效容積，應(yīng)符合下列規(guī)定： ①對于固定頂油罐，不應(yīng)小于油罐組內(nèi)一個最大油罐的容量。 ⑥隔堤應(yīng)采用非燃燒材料建造，且應(yīng)能承受所容納油品的靜液壓力而不應(yīng)泄漏。 圖 22 罐區(qū)布置示意圖 裝卸區(qū) 該區(qū)是油品進(jìn)出油庫的一個操作部門，其主要設(shè)施是油泵站和裝卸器材。變配電間可布置 在消防泵房附近，并靠近油泵房等主要動力用電建筑，即盡可能位于供電負(fù)荷中心地段，以便外接電線。 （ 3）消防道路與防火堤外堤腳線之間的距離，不宜小于 3m。 3 工藝流程設(shè)計(jì)與計(jì)算 工藝流程 設(shè)計(jì) 工藝流程設(shè)計(jì)是指合理布置和設(shè)計(jì)油庫主要油品的流向和可能完成的作業(yè)。但從使用來看，單管缺點(diǎn)較多，如同組油罐無法輸轉(zhuǎn)，必須輸轉(zhuǎn)時需另裝臨時管線；一條管線發(fā)生故障時，同組的所有油罐都無法操作；而獨(dú)立管道系統(tǒng)則布置清晰，專管專用，不用排空，檢修時也不影響其它油罐的作業(yè)，但管材消耗多，泵房管組也相應(yīng)增大。 管路設(shè)計(jì)中，管徑直接影響油庫投資 、經(jīng)營費(fèi)用（動力消耗等）和維修費(fèi)用等，需要全面分析研究，才能做出比較正確的選擇。這樣便可利用公式： 求出管子內(nèi)徑，參考國家標(biāo)準(zhǔn)鋼管規(guī)格得到標(biāo)準(zhǔn)管徑，再利用公式： 反算流速。 泵房工藝流程 油庫泵房工藝流程是油庫工藝流程的一個重要組成部分。因?yàn)殡x心泵具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、基礎(chǔ)小、可與原動機(jī)直接相連、流量均勻、工作時無慣性力、價格低廉、管理方便等優(yōu)點(diǎn)。該泵的主要性能參數(shù)：額定流量為，額定揚(yáng)程為液柱，吸程為，允許氣蝕余量為，配帶電機(jī)功率，轉(zhuǎn)速，效率，輸送介質(zhì)溫度可達(dá) 120℃。 此外，可根據(jù)公式和，分別求得泵的允許吸入高度和泵的安裝高度，它們依次為與?？蓞⒖嘉墨I(xiàn) [5]，取。 4 熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 許多油品（如高粘和高凝固點(diǎn)的原油、燃料油、重柴油、農(nóng)用柴油、潤滑油等）在低溫時具有很大的粘度，而且某些含蠟油品在低溫時由于蠟結(jié)晶析出，會發(fā)生凝固。這種方法適用于一切油品的加熱，目前應(yīng)用廣泛。 局部加熱器僅布置在罐內(nèi)的收發(fā)油管附近，全面加熱器則均勻布置在罐內(nèi)距罐底不高的整個水平位置上。 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)原油庫的具體情況，選用蛇管式全面加熱器。油庫中的埋地油管和能迅速放空的地面油管往往不保溫，不能在輸油后迅速排空的粘油管路和采用伴隨加熱或電加熱的輸油管路常需保溫。 地上保溫立式油罐的罐壁傳熱系數(shù)可近似地由下式求得： （ 43） 式中 ――保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，℃；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇玻璃棉氈為保溫層材料 [5]，取℃。內(nèi)部放熱系數(shù)可按紊流狀態(tài)下強(qiáng)