【正文】 ....406 自動(dòng)化控制概念設(shè)計(jì) .................................................................................43 自動(dòng)化控制的概念和發(fā)展?fàn)顩r ......................................................43 自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢 ..................................................................44 自動(dòng)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 ..........................................................................475 / 64 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(dòng)化 ....................................................................................497 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 .............................................................................................................551 / 641 緒 論 設(shè)計(jì)的背景及目的油庫是接收、儲(chǔ)存、 發(fā)放石油或石油產(chǎn)品的企業(yè)或單位。此外，油庫是我國現(xiàn)代化建設(shè)和軍隊(duì)后勤建設(shè)的重要組成部分，也是油料儲(chǔ)存、供應(yīng)的基 礎(chǔ)。隨著石油工業(yè)的飛速發(fā)展，油庫建設(shè)取得了長足的進(jìn)步。我國油庫的發(fā)展是在較為薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)上起步的，它與石油工業(yè)和國民建設(shè)的發(fā)展息息相關(guān)。目前，我國原油庫的單庫容量已超過了百萬噸級(jí)，油庫中單個(gè)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。隨著石油工業(yè)的進(jìn)步和石油戰(zhàn)略地位的不斷提高，油庫的建設(shè)也越來越重要。為此，本設(shè)計(jì)將依據(jù)相關(guān)原始資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)該油庫的總平面布置、收發(fā)油流程、消防系統(tǒng)等作業(yè)區(qū)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并對(duì)主要工藝設(shè)備進(jìn)行選型計(jì)算。根據(jù)我國國情，我國現(xiàn)在戰(zhàn)略儲(chǔ)備量還很少，國家石油儲(chǔ)備基地一期工程還在建設(shè)中，計(jì)劃到 2022 年我國石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備將為 800 萬立方米，所以還需建設(shè)一大批的油庫以滿足實(shí)際需要。同時(shí)，我國油 庫的自動(dòng)化控制技術(shù)也在加快發(fā)展中。此外，國外一些發(fā)達(dá)國家的油庫自動(dòng)化管理已較為成熟，所獲得的好處是可觀的，不僅減少了許多工作量、提高了工作效率、大大優(yōu)化了安全管理系統(tǒng)、還節(jié)約了許多不必要的經(jīng)濟(jì)投資。（2）地質(zhì)交通資料庫區(qū)底層下巖石堅(jiān)硬，可支持油罐及儲(chǔ)液直接加載；庫區(qū)地勢平坦、自然坡度為 1%，周圍 2km 以內(nèi)無大型建筑物。: ?（4）原油性質(zhì)凝點(diǎn) 28℃，20℃時(shí)密度為 880kg/m179。??? 設(shè)計(jì)要求B 油田聯(lián)合站附近擬建一原油庫，以便聯(lián)合站凈化油經(jīng)其中轉(zhuǎn)到相向的外輸首站及煉油廠，要求對(duì)該油庫設(shè)計(jì)以下內(nèi)容。（2）總工藝流程設(shè)計(jì)及相關(guān)水力、熱力計(jì)算：確定管徑、計(jì)算摩阻損失、3 / 64確定泵的揚(yáng)程、校核泵和管路的工作點(diǎn)、對(duì)泵機(jī)組進(jìn)行布置、計(jì)算加熱器的相關(guān)參數(shù)。（4）自動(dòng)控制概念設(shè)計(jì)。（6）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書、說明書和材料表。（2）確定油品的設(shè)計(jì)容量。（4）裝卸區(qū)的布置：該區(qū)域是油品進(jìn)出油庫的一個(gè)操作部門，其主要設(shè)施是泵房和裝卸器材，本設(shè)計(jì)中收發(fā)作業(yè)均通過管道完成。（6）行政管理區(qū)的布置：一般布置在油庫主要出入口附近，并應(yīng)設(shè)單獨(dú)的對(duì)外出入口，宜設(shè)圍墻與其他各區(qū)分開。（8）庫內(nèi)管道的布置：庫內(nèi)管道的布置應(yīng)按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。 工藝流程設(shè)計(jì)（1）根據(jù)油庫的業(yè)務(wù)要求，初步確定工藝流程，選擇合理的布管形式，繪制工藝流程草圖。（3）管路的摩阻損失計(jì)算：管路的摩阻損失主要是沿程摩阻損失和局部摩阻損失，可根據(jù)總平面布置圖由相關(guān)公式和參數(shù)求得。（5）確定泵的揚(yáng)程：根據(jù)管徑、油品的粘度、任務(wù)輸量、距離及高差確定泵的揚(yáng)程。（7）校核泵與管路的工作點(diǎn)：作泵和管路的特性曲線，確定泵和管路的工作點(diǎn)進(jìn)行校核，以及泵的允許安裝高度。 加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）根據(jù)油品的性質(zhì)，選取合理的油罐加熱方法和輸油管道加熱方法。（3）根據(jù)有關(guān)條件選取油罐加熱器，并對(duì)其進(jìn)行布置和計(jì)算。（5）計(jì)算罐壁傳熱系數(shù)、罐頂傳熱系數(shù)以及罐底傳熱系數(shù)，結(jié)合罐壁面積求得油罐總傳熱系數(shù)。（7）計(jì)算用于油罐加熱器的蒸汽消耗量。 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）根據(jù)油庫的總體布置、油罐容量及油品性質(zhì)等因素合理選擇滅火系統(tǒng)，制定消防系統(tǒng)流程。（2）確定空氣泡沫滅火系統(tǒng)的基本參數(shù)，計(jì)算泡沫供給強(qiáng)度、泡沫計(jì)算耗量、泡沫產(chǎn)生器數(shù)量、泡沫液儲(chǔ)備量以及消防用水總耗量。 自動(dòng)化控制概念設(shè)計(jì)參考大量的文獻(xiàn)資料進(jìn)行自動(dòng)化控制概念的設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)泵房自動(dòng)化壓力、溫度、流量、液位、含水率、密度、靜電的測量和控制提出了建議。? ????????（2）閃點(diǎn)閃點(diǎn)是指在規(guī)定條件下加熱油品時(shí)，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(shí)的最低溫度。:（3）運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度是指油品動(dòng)力粘度與密度的比值，它反映油品在層流狀態(tài)（即牛頓流體）下的流動(dòng)性能。本設(shè)計(jì)中根據(jù)任務(wù)書提供的設(shè)計(jì)依據(jù)，取TK=35℃，即 308 。本設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)[3] 中表 159，取原油的 飽和蒸汽壓為 。它是油庫設(shè)計(jì)的重要 組成部分，也是整個(gè)油庫設(shè)計(jì)的前導(dǎo)和基礎(chǔ)。同時(shí)應(yīng)力求布置緊湊，減少用地；（5）變配電間及鍋爐房等輔助設(shè)施要盡量靠近主要用電、用氣單位，以節(jié)省投資和經(jīng)營費(fèi)用；（6）充分利用地形，做好隱蔽工作；（7）考慮到油庫的今后發(fā)展，應(yīng)適當(dāng)留有擴(kuò)建余地。正確地確定油庫容量不僅可以節(jié)約投資，還可以加快建設(shè)速度，充分發(fā)揮投資效益。因此，它的庫容必 須做到集中來油時(shí)能及時(shí)把油品卸入庫內(nèi)儲(chǔ)存，在兩次來油的間歇中，有足夠的油品供應(yīng)市場。對(duì)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7 / 64輸。因此，這種油庫的容量，重點(diǎn)是考慮交通運(yùn)輸條件。把這種為了保證運(yùn)輸中斷時(shí)，能儲(chǔ)存油田來油的天數(shù)稱為儲(chǔ)備天數(shù)，用 來表示。作為參考，鐵路外輸可取 ；長輸管7N?線外輸可取 。32℃時(shí)該原油密度為 872 ；?3/ 3kg/m——油罐利用系數(shù)。本 設(shè)計(jì) 中取 。.9m 油庫的分級(jí)和分區(qū)油庫主要是儲(chǔ)存易燃易爆的石油和石油產(chǎn)品，這對(duì)油庫安全是個(gè)很大的威脅。因此應(yīng) 從防火安全觀點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)油庫總?cè)萘康拇笮?，分為若干等?jí)并制定與其相應(yīng)的安全防火標(biāo)準(zhǔn)，以保證油庫安全。油庫內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)施散發(fā)的油氣量和火災(zāi)危險(xiǎn)程度以及操作方式各不相同，而且差別較大。將特殊區(qū)域加以隔離，限制一般人員出入，這有利于安全管理，并便于采取消防措施。生活區(qū)一般設(shè)在庫外，與油庫分開設(shè)置，以便于安全管理，油庫分區(qū)概況如圖 21 所示。儲(chǔ)油區(qū)的主要設(shè)備是儲(chǔ)油罐。同時(shí)，儲(chǔ)油區(qū)內(nèi)儲(chǔ)存有大量油品，如果發(fā)生火災(zāi)，不僅油庫本身遭受儲(chǔ)油區(qū)行政管理區(qū)輔助生產(chǎn)區(qū)裝卸區(qū)9 / 64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。這樣即使油品的蒸汽擴(kuò)散到有火源的場所，由于已被稀釋到很小的濃度，也不致形成火災(zāi)的有害之源。油罐區(qū)布置時(shí)應(yīng)遵循的如下部分規(guī)定 [2]：（1）石油庫的油罐設(shè)置應(yīng)采用地上式，有特殊要求時(shí)可采用覆土式、人工洞式或埋地式。（3）選用油罐類型應(yīng)符合下列規(guī)定：儲(chǔ)存甲類和乙 類油品的地上立A式油罐，應(yīng)選 用浮頂油罐或內(nèi)浮頂油罐，浮頂油罐應(yīng)采用二次密封裝置。360m（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。②立式油罐防火堤的計(jì)算高度應(yīng)滿足堤內(nèi)有效容積的需要。如采用土質(zhì)防火堤，堤頂寬2.度不應(yīng)小于 。管道穿越防火堤處應(yīng)采用非燃燒材料嚴(yán)密填實(shí)；在雨水溝穿越防火堤處，應(yīng)采用排水阻油措施。（7）防火堤內(nèi)的有效容積，應(yīng)符合下列規(guī)定：①對(duì)于固定頂油罐，不應(yīng)小于油罐組內(nèi)一個(gè)最大油罐的容量。③當(dāng)固定 頂油罐與浮頂油罐或內(nèi)浮頂油罐布置在同一油罐組內(nèi)時(shí)，應(yīng)?、?與②中規(guī)定的 較大值。350m②當(dāng)單 罐容量等于或大于 至小于 時(shí)，隔堤內(nèi)的油罐數(shù)3320m量不應(yīng)多于 4 座。④隔堤內(nèi)沸溢性油品儲(chǔ)罐的數(shù)量不應(yīng)多于 2 座。: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。由此可見，罐區(qū)面積 。根據(jù)罐型和規(guī)定，防火堤的有效容量本設(shè)計(jì)中防火堤圍繞罐21960m區(qū)環(huán)形敷設(shè)，防火堤內(nèi)面積即罐區(qū)面積為 。?防火堤實(shí)高應(yīng)比計(jì)算高度高出 ，則其設(shè)計(jì)高度為 。.3:30000m3 30000m330000m3 30000m311 / 64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(gè)操作部門，其主要設(shè)施是油泵站和裝卸器材。油泵站采用地上式，其建筑形式可根據(jù)輸送介質(zhì)的特點(diǎn)、運(yùn)行條件及當(dāng)?shù)貧庀髼l件等綜合考慮決定，本設(shè)計(jì)中采用房間式（即泵房）；泵房應(yīng)設(shè)外開門，且不宜少于兩個(gè)，其中一個(gè)應(yīng)能滿足泵房內(nèi)最大設(shè)備進(jìn)出需要，建筑面積小于 時(shí)可設(shè)一個(gè)外開門；連續(xù)輸送同一種油品的油泵，260m當(dāng)同時(shí)操作的油泵不多于三臺(tái)時(shí)，可設(shè)一臺(tái)備用泵；當(dāng)同時(shí)操作的油泵多于三臺(tái)時(shí)， 備用泵不應(yīng)多于兩臺(tái)。 這些設(shè)施是保證油庫正常運(yùn)行所必需的，但它們?cè)诓僮魃嫌质仟?dú)立的體系，因此把這些設(shè)施盡量集中在同一個(gè)區(qū)域，組成輔助生產(chǎn)區(qū)，既便于管理，又有利于安全。 鍋爐房為明火生產(chǎn)建筑，應(yīng)布置在油罐區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的下側(cè)，在有油氣的生產(chǎn)車間的下風(fēng)向，并應(yīng)盡可能布置在供熱負(fù)荷的中心地段或接近熱負(fù)荷較大的建（構(gòu)）筑物，以便盡量縮短管線，減少熱損耗，并考慮自流回水的可能性。變配電間可布置在消防泵房附近，并靠近油泵房等主要?jiǎng)恿τ秒娊ㄖ?，即盡可能位于供電負(fù)荷中心地段，以便外接電線。行政管理區(qū)內(nèi)的業(yè)務(wù)部門一般布置在油庫主要出入口附近，并應(yīng)設(shè)單獨(dú)對(duì)外的出入口，宜設(shè)圍柵與其它各區(qū)分開，以便聯(lián)系工作和接洽業(yè)務(wù)的人員不進(jìn)庫區(qū)。 污水處理設(shè)備污水處理設(shè)備，例如污水泵房、污水池等的布置位置，應(yīng)便于承接各種污水管道和適合處理后的排放方向，與行政管理區(qū)及生活區(qū)應(yīng)有一定的間距，并 處于下風(fēng)向。 庫內(nèi)道路石油庫內(nèi)道路的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合下列規(guī)定 [2]：（1）石油庫油罐區(qū)應(yīng)設(shè)環(huán)形消防道路。（3）消防道路與防火堤外堤腳線之間的距離，不宜小于 3m。（5）一級(jí)石油庫的油罐區(qū)和裝卸區(qū)消防道路的轉(zhuǎn)彎半徑，不宜小于12m。石油庫應(yīng)設(shè)高度不低于 的非燃燒材料的實(shí)體圍墻，帶的石油庫可設(shè)置鍍鋅鐵絲網(wǎng)圍墻，企業(yè)附屬石油庫在本企業(yè)毗鄰一側(cè)的圍墻高度不宜低于 。防火堤內(nèi)嚴(yán)禁植樹，但在氣溫適宜地區(qū)可鋪設(shè)高度不超過 綠草皮。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)。布置油庫流程時(shí)，必須首先考慮油庫的業(yè)務(wù)要求以及同時(shí)操作的業(yè)務(wù)種類，使之操作方便、 調(diào)度靈活、互不干 擾 、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約投資?？傊诹鞒滩贾蒙弦q證地處理好業(yè)務(wù)要求、生產(chǎn)管理和建設(shè)投資三者的關(guān)系。雖然油庫的工藝流程有各種不同的布置和處理，但歸納起來主要有三種布置形式：單管系統(tǒng)、雙管系統(tǒng)、獨(dú)立管道系統(tǒng)。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(shí)需另裝臨時(shí)管線；一條管線發(fā)生故障時(shí)，同組的所有油罐都無