【正文】 及模塊信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換處理。⑦控制三個(gè)雙容積量油分離器的液位高低。⑤監(jiān)測(cè)三個(gè)雙容積量油分離器液位高低報(bào)警。③監(jiān)測(cè)三個(gè)收球筒的溫度、兩個(gè)凈化罐和三個(gè)沉降罐的溫度、兩處外輸油的溫度。(1) 內(nèi)容：①監(jiān)測(cè)罐區(qū)共16點(diǎn)氣體濃度。雙容積量油分離器就是通過這種循環(huán)的方式來完成原油的計(jì)量。該設(shè)備主要由上下兩個(gè)容器組成，上面的容器起到來油緩沖的作用，下面的容器則是一個(gè)容積已知的容器，它的主要作用就是進(jìn)行來油計(jì)量。圖41 張?zhí)烨?lián)合站工藝流程圖1圖42 張?zhí)烨?lián)合站工藝流程圖 2注釋：罐1為凈化油罐，罐2為700m3溢流沉降罐，罐3為500 m3的溢流沉降罐，分1為分離緩沖罐，分2為氣液分離器，容1為雙容積量油分離器，容2為快開式電加熱收球筒，箱1為污油箱，泵1為裝車泵，泵2為凈化油外輸泵，泵3為含水油外輸泵，泵5為齒輪卸油泵。站內(nèi)的原油流程主要是：從各個(gè)油井和增壓點(diǎn)的來油首先進(jìn)入雙容積量油分離器，進(jìn)行來油計(jì)量，計(jì)量后的原油經(jīng)過進(jìn)一步的沉降凈化后往其他集油站外輸或者進(jìn)行裝車外輸。4 張?zhí)烨?lián)合站儲(chǔ)油罐區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 張?zhí)烨?lián)合站儲(chǔ)油罐區(qū)工藝流程簡介與監(jiān)控內(nèi)容在石油生產(chǎn)工藝過程中，聯(lián)合站是油田原油集輸生產(chǎn)中最重要的過程，它是集油水分離、污水處理、隸屬于定邊鉆采公司東仁溝采油隊(duì)，該聯(lián)合站的油氣水集輸、分脫和污水處理回注系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)到建設(shè)均達(dá)到了國內(nèi)油田行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，部分設(shè)備在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。（7）可隨時(shí)打印當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)報(bào)表。（5）能顯示主要數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線，曲線隨采樣周期更新。（3）可以顯示罐區(qū)分布圖的畫面，畫面上的數(shù)據(jù)(如液位、溫度、壓力等)按數(shù)據(jù)采樣周期更新。 系統(tǒng)的主要功能（1）對(duì)油罐安全檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，能夠?qū)?chǔ)罐的液位、溫度、壓力等參數(shù)集中實(shí)時(shí)采集到控制室的工控計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)的造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理，性能價(jià)格比高。相容性：系統(tǒng)應(yīng)能攜掛不同類型的傳感器，能夠測(cè)量多種參數(shù)。可靠性：系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境長期連續(xù)工作。圖31 儲(chǔ)油罐區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖先進(jìn)性：系統(tǒng)需在了解國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，吸收其經(jīng)驗(yàn)和成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的技術(shù)性能和水平具有明顯的先進(jìn)性。張?zhí)烨?lián)合站儲(chǔ)油罐區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)初步方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)簡介整個(gè)系統(tǒng)的組成如下圖所示,它由3部分組成:①基于研華工控機(jī)的監(jiān)控部分,該部分主要包括監(jiān)控畫面、報(bào)警系統(tǒng)和報(bào)表系統(tǒng)等；②以二次儀表為主,加上光電轉(zhuǎn)換器、感溫火災(zāi)信號(hào)處理器構(gòu)成的監(jiān)測(cè)臺(tái)；③由光纖液位傳感器、光纖溫度傳感器、光纖壓力傳感器和光纖氣體傳感器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集部分。在本章中主要介紹了光纖傳感器的基本原理及分類，光纖傳感器的特點(diǎn)，幾種常見的光纖傳感器的工作原理?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)易燃、易爆油料儲(chǔ)罐的安全檢測(cè)，是我國重點(diǎn)推廣的高新技術(shù)產(chǎn)品。 由于光纖光柵火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)是一種新型的溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，它是通過光纜傳輸信號(hào)，使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了無電檢測(cè)，因此具有本質(zhì)防爆和檢測(cè)靈敏的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于石油、天然氣、化工、能源、倉儲(chǔ)等行業(yè)中，以及一些易燃易爆等特殊場(chǎng)合中的高溫和火災(zāi)報(bào)警。 響應(yīng)時(shí)間：≤20s； 測(cè)量精度：177。型固定、B型）；系列光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器的主要參數(shù)：通過自動(dòng)或手動(dòng)掃描可調(diào)濾波器的濾波波長，即可對(duì)探測(cè)區(qū)域內(nèi)的最高溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？烧{(diào)濾波器的濾波波長按報(bào)警器要求設(shè)置為一定值。寬帶光源所發(fā)出的光藕合進(jìn)光纖，通過Y形光分路器入射到用光纖串接的全同光纖光柵中，全同光纖光柵回選擇性地反射一窄帶光，窄帶光的中心波長為全同光纖光柵的布拉格波長。光纖光柵火災(zāi)探測(cè)信號(hào)處理器由調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理電路和報(bào)警顯示電路組成，安裝在控制室。 光纖光柵火災(zāi)報(bào)警器光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)主要由光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器和光纖光柵火災(zāi)探測(cè)信號(hào)處理器組成。； 介質(zhì)工作壓力：≤； 響應(yīng)時(shí)間：；型光纖液位報(bào)警器的主要參數(shù)： 圖26 光纖液位報(bào)警器原理框圖其主要結(jié)構(gòu)由光纖探頭、機(jī)械密封層、光電轉(zhuǎn)換器和防爆接線盒等組成。其工作原理如下圖所示。如圖1一2所示:設(shè)一束波長為入，光強(qiáng)為幾的單色平行光射向可燃和空氣混合的被測(cè)氣體時(shí)，氣室中的樣品在入處具有吸收線或吸收帶，光被吸收和散射一部分后透射過去。光通過某種介質(zhì)時(shí)，光電磁波會(huì)與介質(zhì)的分子、原子相作用使得光被吸收和散射而產(chǎn)生衰減，由于氣體分子對(duì)光的散射很徽弱，遠(yuǎn)小于可燃?xì)怏w的吸收光能，故可以忽略。油氣泄漏引發(fā)的爆炸事故在石化行業(yè)中造成了極大的危害，為了保證罐區(qū)安全及人身安全，首先要提高甲烷濃度的檢測(cè)質(zhì)量。光纖甲烷氣體傳感器的研究 王書濤 車仁生（哈爾濱工業(yè)大學(xué)） 王玉田 張潔 張景超 燕山大學(xué) 2006 10 儀器儀表學(xué)報(bào)】【甲烷的燃點(diǎn)只有63℃左右，當(dāng)它在空氣中的含量為5%～15%時(shí)，遇到明火就會(huì)發(fā)生爆炸。儲(chǔ)油罐由于腐蝕泄漏，或在收付過程中容易導(dǎo)致?lián)]發(fā)的石油氣泄漏，容易引起火災(zāi)爆炸事故，因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)甲烷氣體的濃度、防止爆炸，對(duì)于罐區(qū)安全運(yùn)行、人身安全有著至關(guān)重要的作用（自己寫的）?；谥C波檢測(cè)技術(shù)的光纖甲烷氣體傳感器的研究 王玉田 劉瑾 張景超 楊海馬 燕山大學(xué) 電氣工程學(xué)院甲烷是一種易燃易爆氣體，是沼氣、天然氣和多種液體燃料的主要成分。武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，5當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入了以光纖通信技術(shù)為主要特性的信息時(shí)代，光纖傳感技術(shù)代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢(shì)，光纖傳感器產(chǎn)業(yè)已被國內(nèi)外公認(rèn)為最具有發(fā)展前途的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，它以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、滲透能力強(qiáng)、市場(chǎng)前景廣等特點(diǎn)為世人矚目，特別是在一些易燃、易爆、易腐蝕等場(chǎng)合如石油、化工等行業(yè)的廣泛應(yīng)用受到人們的極大關(guān)注[1]。工作原理：光纖壓力傳感器放在現(xiàn)場(chǎng)，通過法蘭聯(lián)接，使測(cè)量單元直接與罐內(nèi)氣體相通，當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力變化，達(dá)到報(bào)警壓力時(shí)，將改變光纖探頭的回光光強(qiáng)，此一變化經(jīng)光纜傳輸?shù)讲僮魇覂?nèi)的光電轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并發(fā)出聲光報(bào)警。 外觀尺寸：30mm5mm2mm(可定制其他尺寸)℃；+150℃（可定制量程）；圖23 光纖光柵溫度傳感器工作原理FBGT由于光纖光柵溫度傳感器采用光信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和傳輸，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了無電檢測(cè)，本質(zhì)安全防爆。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度穩(wěn)定不變時(shí)，系統(tǒng)返回的窄帶光中心波長也不變。光纖光柵調(diào)制解調(diào)器和二次儀表安裝在控制室內(nèi)，使用現(xiàn)場(chǎng)和控制室之間采用單芯單模光纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。 靈敏度：1mm；2mm；測(cè)量范圍：0~15m； 現(xiàn)場(chǎng)和控制室之間液位信息的傳遞由光纜連接，做到了罐區(qū)無電檢測(cè)、本質(zhì)安全防爆[1]。整套系統(tǒng)由五部分組成。 圖22 光纖液位計(jì)原理框圖（[3]圖截自油罐區(qū)的光纖安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探討，湖北安全生產(chǎn)信息網(wǎng)，文靜，2008 7 31）工作原理：光纖液位計(jì)是利用光脈沖調(diào)制原理研制的一種傳光型傳感器，系統(tǒng)由測(cè)量單元（包括浮球、鋼絲繩、重錘、導(dǎo)向輪、繩輪、磁力耦合器等機(jī)械檢測(cè)部分）、光纖傳感器、光電變送器、二次儀表、電源和計(jì)算機(jī)以及光纜組成，其工作原理如圖所示。所不同的是常壓型是由鋼線繩直接與浮球相連，而帶壓型是通過磁力禍合系統(tǒng)帶動(dòng)磁錘上下運(yùn)動(dòng)，機(jī)械檢測(cè)系統(tǒng)與光學(xué)編碼室完全隔離。它可以直接將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并在儀表中顯示出當(dāng)前測(cè)量的液位值，當(dāng)液位值不在正常范圍之內(nèi)時(shí)，儀表將自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)還可通過RS232輸出信號(hào)給計(jì)算機(jī)等其他設(shè)備。 幾種常見的光纖傳感器簡介 光纖液位計(jì)在油品罐區(qū)的生產(chǎn)和安全管理過程中，對(duì)油罐液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)是十分必要的，它對(duì)進(jìn)油和付油過程的控制起關(guān)鍵作用。由于光纖具有這些優(yōu)點(diǎn)，人們開始在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用光纖傳感器。 便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息化管理。武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，光纖傳感安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，陳逢春，2004，5非接觸、非破壞測(cè)量，對(duì)被測(cè)對(duì)象或系統(tǒng)無干擾；由于光纖傳感是通過光的反射、投射式衍射等方式被調(diào)制而獲得所需信息的，因而不會(huì)產(chǎn)生破壞性。光纖除具有重量輕、體積小的特點(diǎn)外，還有可繞的優(yōu)點(diǎn)，因此利用光纖可制成外形各異、尺寸不同的各種光纖傳感器。因此特別適用于易燃、易爆、有強(qiáng)烈腐蝕性對(duì)象的測(cè)量[1]。[1]基于光纖傳感的油品罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的研究，孟凡華，武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006，5。/℃，可在－250～500℃的范圍內(nèi)工作，由于光纖外層的材料耐熱性能決定了它工作溫度的極限，因此可以在高溫下測(cè)量。由于光纖是由無機(jī)玻璃等制成，其化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。2mm，溫度177。光纖傳感器具有本質(zhì)安全的特性，系統(tǒng)不帶電、不引雷、無電流、無電壓、無熱源；測(cè)量精度高、響應(yīng)快，其分辨率為：液位1mm；℃。 光纖傳感器的特點(diǎn)光纖傳感器不受雷電和電磁場(chǎng)的干擾；由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，當(dāng)光信息在光纖中傳輸時(shí)，不會(huì)與電磁場(chǎng)產(chǎn)生作用，因而，信息在傳輸過程中抗電磁干擾能力很強(qiáng)，也不會(huì)影響到外界的電磁場(chǎng)。但為了實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖外界物理量的變化，往往需要采用特殊光纖來作探頭，這樣就增加了傳感器制造的難度。在已經(jīng)實(shí)際運(yùn)用的光纖傳感器中，此類光纖傳感器占大多數(shù)。一般來說，傳光型傳感器主要是利用已有的其它傳感技術(shù)，它的敏感元件是用別的材料，這樣可以充分利用現(xiàn)存的優(yōu)質(zhì)敏感元件來提高傳感器的靈敏度。傳感型光纖傳感器是利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)功能的光纖(或特殊光纖)作為傳感元件，將“傳”和“感”合為一體的傳感器。在傳光型光纖傳感器中，光纖僅作為傳播光的介質(zhì)，對(duì)外界信息的“感覺”功能是依靠其它物理性質(zhì)的功能元件來完成的。 光纖傳感器的基本工作原理及分類光纖傳感器主要由光源、傳輸光纖及光檢測(cè)等部分組成，其基本原理是將光源的光經(jīng)光纖送入調(diào)制區(qū)，在調(diào)制區(qū)內(nèi)，外界被測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用，使其光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長(顏色)、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)光纖送入光探測(cè)器，并把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而獲得被測(cè)參數(shù)，如圖2一1所示。4)在惡劣條件下(高溫、高壓、化學(xué)腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發(fā)和應(yīng)用。2)提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設(shè)計(jì)復(fù)雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)工程。目前，光纖傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向是:1)多用途。第六章 總結(jié)2 光纖傳感器簡介光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)。第四章 介紹張?zhí)烨?lián)合站儲(chǔ)油罐區(qū)的工藝流程，初步確定I/O的數(shù)目和類型并進(jìn)行硬件選型，根據(jù)需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)類型，選擇合適的光纖傳感器；設(shè)計(jì)光纖傳感安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用光纖液位計(jì)、光纖壓力計(jì)、光纖光柵溫度傳感器等組成光纖傳感安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。第二章 主要介紹光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，了解光纖液位計(jì)、光纖壓力計(jì)、光纖光柵溫度傳感器等的工作原理。首先通過對(duì)與安全監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)容做了詳細(xì)的介紹，主要介紹了光纖傳感技術(shù)在安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用；然后在對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)了解的基礎(chǔ)上對(duì)儲(chǔ)油罐區(qū)的安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建和運(yùn)行；最后對(duì)罐區(qū)進(jìn)行消防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使罐區(qū)的安全得到有效的改善。傳感器原理及應(yīng)用，天津大學(xué)出版社，2002，一些國家已將光纖高溫測(cè)量儀、光纖液位傳感器等應(yīng)用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，從而提高了安全監(jiān)控系統(tǒng)的有效性。美國、意大利、英國、德國等國家的學(xué)者通過長期的研究，將光纖光柵傳感技術(shù)廣泛應(yīng)用于橋梁建筑、航天航空、石油探測(cè)儲(chǔ)量上[7]。2）國外現(xiàn)狀由于國外的計(jì)算機(jī)技術(shù)較我國要發(fā)達(dá)，這些國家已經(jīng)形成較為完整的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) ，可以對(duì)油罐進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。光纖原理與技術(shù)，科學(xué)出版社，2005三大系列產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)已達(dá)到使用化程度。大大提高了冶金、化工、建材等行業(yè)高溫測(cè)量的自動(dòng)化檢測(cè)水平；為電力系統(tǒng)高壓設(shè)備參數(shù)測(cè)量和安全監(jiān)測(cè)提供新的手段；為特大型工程的長期安全運(yùn)行提供全新可靠的監(jiān)測(cè)方法；還將帶動(dòng)和興起一批為之配套的加工工業(yè)和新型敏感材料、特種光纖等新材料工業(yè)的發(fā)展。通過十多年的研究和開發(fā)，光纖傳感技術(shù)已得到快速的發(fā)展，由于光纖可用于位移、應(yīng)力、應(yīng)變或溫度等物理量的傳感測(cè)量，具有較高的靈敏度和測(cè)量范圍，適用于高溫、高壓和危險(xiǎn)性環(huán)境等，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，光纖傳感技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于液位、溫度等參數(shù)的探測(cè)。由于光纖傳感器的傳輸信號(hào)是光，因此具有本質(zhì)防爆特性，并具有體積小、精度高、耐腐蝕、抗電磁干擾強(qiáng)、可傳距離遠(yuǎn)以及操作簡單、使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是能在極端惡劣危險(xiǎn)的環(huán)境中工作，將其應(yīng)用于油罐區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)具有不可替代的作用。長期以來，大多企業(yè)是采用人工對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和管理，勞動(dòng)強(qiáng)度大，又有危險(xiǎn)性，儲(chǔ)罐爆炸事件和人員傷亡事故時(shí)有發(fā)生[6]，【6】油罐漏油檢測(cè)系統(tǒng)，劉彬，北京工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文，2007，5隨著我國石油化工工業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，石化企業(yè)對(duì)罐區(qū)參數(shù)的測(cè)量逐漸由人工轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)控制，但是并沒有形成完整的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 安全監(jiān)控系統(tǒng)形勢(shì)分析 國內(nèi)外儲(chǔ)油罐區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究成果和研究動(dòng)向隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，石化企業(yè)開始建造大型的儲(chǔ)油罐，由于罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的危害極大，使得國內(nèi)外的石油化工企業(yè)對(duì)儲(chǔ)油罐區(qū)重要參數(shù)的監(jiān)測(cè)要求越來越高，不但要求操作簡單、精度高，還要求在惡劣的環(huán)境下具有持續(xù)傳感的能力，并具有數(shù)字化輸出、報(bào)警和實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。裝備和使用先進(jìn)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使生產(chǎn)事故率極大的下降，促進(jìn)了生產(chǎn)發(fā)展，獲得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。但必須指出，我國安全監(jiān)測(cè)傳感器目前種類較少，質(zhì)量不穩(wěn)定；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與國外一些發(fā)達(dá)國家有一定差距，這些都需要在今后重點(diǎn)解決。改革開放以來，我國的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展很快，國家十分重視安全，在安全儀表的研究和生產(chǎn)制造方面投入了很大的力量，是安全儀表生產(chǎn)具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，形成了以北京、撫順、重慶、西安、常州、上海等為中心的生產(chǎn)基地，可以生產(chǎn)多種型號(hào)環(huán)境參數(shù)、工業(yè)過程參數(shù)及安全參數(shù)的監(jiān)測(cè)、遙測(cè)儀器。由于可以從連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、屏幕顯示圖形和經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得