【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)而互相影響； 3） 調(diào)度靈活，泵機(jī)組間互為備用； 4） 安全可靠，能盡可能地避免誤操作，能在發(fā)生故障時迅速切斷油路； 5） 經(jīng)濟(jì)節(jié) 約，充分發(fā)揮設(shè)備的利用率。 油庫的工藝流程 一般有： 分離器流程。從各個采油隊輸送過來的原油首先通過計量器計量后又進(jìn)入聯(lián)合站的油氣水三相分離器，在這里實(shí)現(xiàn)氣體和液體的分離。原油從分離器一端進(jìn)入，然后天然氣從另一端上部流出進(jìn)行天然氣外輸，而油水混合的液體從下部流出進(jìn)入一次沉降罐。 油罐區(qū)流程。油罐區(qū)的儲罐主要的任務(wù)是進(jìn)行油水分離，分離器將油水混合液體輸入沉降罐，沉降罐分離出大部分的原油，并把部分天然氣再行收集，而將水輸?shù)轿鬯畢^(qū)，進(jìn)行污水處理，然后原油進(jìn)入加熱爐加熱和脫水器脫水。經(jīng)過加熱和脫水后的原油進(jìn)入凈化油罐 ，等待外輸。 加熱爐流程。從油罐區(qū)二次沉降罐輸送過來的原油在這里經(jīng)過加熱，以利于原油的輸送，然后送到脫水器脫水。 原油外輸流程。經(jīng)過加熱和脫水處理的原油含水已經(jīng)很少，通過原油外輸泵將原油輸送出聯(lián)合站。污水處理工藝流程。在這一流程里，從一次沉降罐過來的污水首先進(jìn)入緩沖罐，將含有的殘留天然氣進(jìn)行收集。 油庫監(jiān)控目標(biāo)和要求 本課程設(shè)計研究目的是針對集油站發(fā)油，裝油、卸油等工藝過程的分析，進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計，同時對系統(tǒng)的適應(yīng)性進(jìn)行研究，建立一套具有實(shí)際應(yīng)用能西安石油大學(xué) 本科 課程設(shè)計 6 力的監(jiān)控系統(tǒng)。本次設(shè)計的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng) 達(dá)到以下目的： 1）能及時地，正確地對運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀況做出全面監(jiān)測，預(yù)防和消除事故隱患。 2）對設(shè)備和運(yùn)行狀況進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性和有效性，把運(yùn)行設(shè)備發(fā)生事故的概率降低到最低水平，將事故造成的損失減低到最低程度。 3）通過對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、隱患分析和性能評估等，為設(shè)備的結(jié)構(gòu)修改、設(shè)計優(yōu)化和安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)和信息。 總的來說，進(jìn)行計算機(jī)監(jiān)測的目的就是確保設(shè)備的安全運(yùn)行，預(yù)防和消除事故隱患，避免事故發(fā)生。因此，自動化控制與管理信息系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)加集油站全面自動化 監(jiān)控提供了可能。 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計 根據(jù)油庫的流程圖，先要列出統(tǒng)計出系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)如表 11所示 . 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)通過列表的形式列舉如下表。 表 11 油庫控制系統(tǒng) I/O 變量表 序號 設(shè)備名稱 總點(diǎn)數(shù) 控制量 AI AO DI DO 1 1 個三相分離器 8 水室的液位、壓力、溫度 3 油室的液位、壓力、溫度 3 油室、水室液位恒定控制 2 2 1 個緩沖罐 4 罐的液位、壓力、溫度 3 罐的壓力恒定控制 1 4 1 個分餾塔 3 塔的液位、壓力、溫度 3 5 1 個沉降罐 3 罐的液位、壓力、溫度 3 7 1 個柴油罐 3 罐的液位、壓力、溫度 3 8 1 個天然氣罐 2 罐的壓力、溫度 2 9 1 個汽油罐 3 罐的液位、壓力、溫度 3 10 7 個電磁閥 7 閥的開、關(guān)控制 7 11 2 個外輸泵 8 泵的前后壓力 4 泵的起、停 2 泵運(yùn)行狀況顯示 2 12 4 個中輸泵 16 泵的前后壓力 8 泵的起、停 4 泵運(yùn) 行狀況顯示 4 西安石油大學(xué) 本科 課程設(shè)計 7 13 6 個流量計 3 監(jiān)控個反應(yīng)器前的流量 6 合計 60 38 3 6 13 在詳細(xì)設(shè)計完 I/O 點(diǎn)數(shù)后，還要列些每個點(diǎn)的參數(shù)表，參數(shù)表中每一個值都必須與現(xiàn)場完全對應(yīng) ,得到下表 12。 表 12 模擬量 I/O 點(diǎn)參數(shù)表 I/O 位號 設(shè)備型號 變量說明 I/O類型 工程單位 信號類型 量程上限 量程下限 報警上限 報警 下限 偏差報警 正常 值 1 三相分離器 AI m mA 10 0 9 1 1 5 AO c mA 100 0 80 30 10 50 2 天然 氣罐 AI m mA 10 0 9 1 1 5 AO p mA 100 0 80 30 10 50 3 緩沖罐 AI m mA 10 0 9 1 1 5 AO p mA 100 0 80 30 10 50 4 分餾塔 AI m mA 10 0 9 1 1 5 5 沉降罐 AI m mA 10 0 9 1 1 5 6 穩(wěn)壓罐 AI m mA 10 0 9 1 1 5 AO c mA 100 0 80 30 10 50 7 儲油罐 AI m mA 10 0 9 1 1 5 8 泵 AI m mA 10 0 9 1 1 5 9 流量計 AI m mA 10 0 9 1 1 5 西安石油大學(xué) 本科 課程設(shè)計 8 2 傳感器介紹 壓電式傳感器 壓電式傳感器是基于某些介質(zhì)材料的雅典效應(yīng)來工作的，它是一種典型的有源傳感器。壓電式傳感器具有體積小、質(zhì)量小、工作頻帶寬等特點(diǎn)，因此在各種動態(tài)力、機(jī)械沖力與振動的測量，以及聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、宇航等方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用。 在自然界中，大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng)，但其壓電效應(yīng)十分微弱。隨著對材料的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)石英晶體、碳酸鋇、鋯碳酸鉛等材 料是性能優(yōu)良的壓電材料。 壓電材料可以分為兩大類：壓電晶體和壓電陶瓷。壓電材料的主要特性參數(shù)有以下幾個。 （ 1）壓電常數(shù) 壓電常數(shù)是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)，它直接關(guān)系到壓電輸出靈敏度。 （ 2）彈性常數(shù) 壓電材料的彈性常數(shù)決定著壓電元件的固有頻率和動態(tài)特性。 （ 3）介電常數(shù) 對于一定形狀、尺寸的壓電元件而言，其固有電容與見電常數(shù)有關(guān)；而固 有 電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。 （ 4）機(jī)械耦合系數(shù)。 在壓電效應(yīng)中，機(jī)械耦合系數(shù)是指轉(zhuǎn)換輸出能力（如電能）與 輸入的能力 (如機(jī) 械能）之比的平方根，這是衡量壓電材料機(jī) 電能量轉(zhuǎn)換效率的一個重要參數(shù)。 （ 5）電阻 壓電材料的絕緣電阻將減少電荷的泄露，從而改善壓電傳感器的低頻特性。 （ 6）居里點(diǎn)溫度。 它是指壓電材料開始喪失壓電特性的溫度。 壓力式液位傳感器 一般采用半導(dǎo)體膜盒結(jié)構(gòu)，自檢、自診斷和遠(yuǎn)傳的功能。利用金屬片接受液體壓力。通過封入的硅油導(dǎo)壓傳送給半導(dǎo)體應(yīng)變片進(jìn)行壓力式液位傳感器的應(yīng)用愈來愈廣。近年來．已經(jīng)研制出了體積小、溫度范圍寬、可靠性好、精度高的壓力式液位傳感器，液位 的丈量。由于固態(tài)壓力傳感器 (壓阻電橋式 )性能的提高和微處理技術(shù)的發(fā)展。同時，其應(yīng)用范圍也不時地拓寬。 工作原理 用靜壓測量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受西安石油大學(xué) 本科 課程設(shè)計 9 到的壓力公式為： Ρ = ρ . + Po 式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ρ：被測液體密 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣? Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度 同時，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測得壓力為：ρ . ，顯然 , 通過測取壓力 P ，可以得到液位深度。 壓力液位傳感器的分類 簡單介紹幾種壓力式液位傳感器 1）壓力式液位傳感器 工作原理：壓力式液位傳感器主要由傳感器、信號放大器等組成。適用于持續(xù)測量壓載艙、吃水計以及燃油艙等多種介質(zhì)的液位。安裝在液艙底部的傳感器可及時感應(yīng)由于液體變化而引起的壓力變化，并將壓力變化轉(zhuǎn)化換成電信號，通過電纜傳送給信號放大器，輸出 4～ 20mA（二線制）直流信號，此信號可由液位顯示器直接顯示液位的數(shù)值，亦可由裝載計 算機(jī)顯示和控制艙柜的液位。 2）投入式液位傳感器 用靜壓測量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力公式為： Ρ = ρ . + Po 式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ρ：被測液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣? Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度。 同時，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測得壓力為：ρ . ，顯然 , 通過測取壓力 P ，可以得到液位深度。 3）擴(kuò)散硅壓力傳感器 工作原理 PTJ301/301S 擴(kuò)散硅變送器選用進(jìn)口擴(kuò)散硅壓力芯片制成，當(dāng)外界液位發(fā)生變化時，壓力作用在不銹鋼隔離膜片上，通過隔離硅油傳遞到擴(kuò)散硅壓力敏感元件上引起電橋輸出電壓變化，經(jīng)過精密的補(bǔ)償技術(shù)、信號處理技術(shù)、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號。該電流信號的變化正比于液位的變化。 4）濺射薄膜壓力傳感器 薄膜式壓力傳感器采用進(jìn)口的濺射合金薄膜壓力敏感元件結(jié)合先進(jìn)的加工工藝技術(shù)制作而成。壓力介質(zhì)直接作用的 144PH 不銹鋼膜片上制作了組成惠斯登電 橋的合金薄膜應(yīng)變單元，該合金材料以分子形式在彈性體上淀積成薄膜應(yīng)變電阻，薄膜電阻與彈性體以分子鍵合“融”為一體，可長期在 40～ 150℃工作溫度下穩(wěn)定工作。 西安石油大學(xué) 本科 課程設(shè)計 10 壓力液位傳感器的功能特性 1） 穩(wěn)定性好滿度、零位長期穩(wěn)定性可達(dá) %FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0 到 70 ℃ 范圍內(nèi)溫度