石油安全课程设计(板卡、plc)

西安石油大学本科课程设计

沉降罐液位恒定控制 两个净化13 罐 14 合计 站区 10 66

表1-2 模拟量I/O点数参数表

I/O位号 变量说明 分离1-1 器液位 分离器液1-2 位控制型号 AO M mA 10 0 9 1 1 5 AI M mA 10 0 9 1 1 5 I/O类型 工程单位 信号类型 量程上限 量程下限 报警上限 报警下限 报警偏差 正常值 气体浓度检测 10 47 7 4 8 4 净化罐的温度、压力 2*2=4 1*4=4

表1-3数字量I/O点数参数表

变量名I/O位号 称 2-1 C1QD 启动 脱水泵2-2 C1ZK 运行状况 DI 1 V 24 0 正 明 脱水泵DO 1 V 24 0 正 变量说I/O类型 态 型 限 限 正常状信号类信号上信号下逻辑极性

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2 系统总体方案设计

2.1 初步分析

由工艺流程图所示，系统需要对液位、温度、压力、气体浓度进行检测，并对各泵运行状状况实时显示。集油站监控最重要的是对工艺过程中的各项参数如温度、压力、液位、流量等进行实时监控。在原油分离过程中液位和压力、锅炉间的锅炉温度、以及各个重要工艺过程中的参数是集油站安全、高效生产的决定性因素，所以必须在各种干扰的情况下，将液位、温度、压力等稳定控制在工艺允许误差范围内，所以对这些参数监控就是生产过程中的关键。设计集油站安全监控系统，不仅节约了人力物力，而且在准确性、灵活性以及生产效率上都有明显提高，保证了油田的安全稳定生产。

针对集油站安全监控系统的要求，设计了工控机通过通讯转换器组成的分布式监控系统。由I/O模块负责采集现场数据并且传输到上位机。上位机作为管理机构，负责文件管理、数据库维护、报表自生成并定时打印。下位机智能仪表要对现场进行测量、采集信息。并通过线路送到主机，由上位机完成数据处理的任务，根据下位机传送来的信息，上位机自动生成各种报表，并在指定时间打印输出，从而将繁重的数据处理任务交给上位机完成，大大减轻了下位机的负担，以便更好地进行各个子系统的数据采集和控制功能，保证系统的可靠性和精度。

2.2 集油站工艺流程与主要技术指标

（1）分离器流程。从各个采油队输送过来的原油首先通过计量器计量后又进入集

油站的油气水三相分离器，在这里实现气体和液体的分离。原油从分离器一端进入， 然后天然气从另一端上部流出进行天然气外输， 而油水混合的液体从下部流出进入一 次沉降罐。

(2)油罐区流程。油罐区的储罐主要的任务是进行油水分离，由一次沉降罐、 次沉降罐、净化油罐组成，分离器将油水混合液体输入一次沉降罐，一次沉降罐分离 出大部分的原油，并把部分天然气再行收集，而将水输到污水区，进行污水处理。经 过一次沉降罐的原油流入二次沉降罐继续进行油水分离， 这之后的原油已经含水很少了， 然后原油进入加热炉加热和脱水器脱水。 经过加热和脱水后的原油进入净化油罐，等待外输。

（3）加热炉流程。从油罐区二次沉降罐输送过来的原油在这里经过加热，以利于 原油的输送，然后送到脱水器脱水。

（4）原油外输流程。经过加热和脱水处理的原油含水已经很少，通过原油外输泵 将原油输送出集油站。污水处理工艺流程。在这一流程里，从一次沉降罐过来的污水

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西安石油大学本科课程设计 首先进入缓冲罐，将含有的残留天然气进行收集，然后经过加药泵进行加药处理，再进入过滤罐过滤，最后将经过处理的污水输出。

根据集油站的工艺流程和各个设备的工作原理，整个监控系统需要处理：

（1）控制三相分离器上油室、水室的液位恒定。

（2）监测三相分离器上油室、水室的液位、温度、压力及报警。 （3）监测俩个沉降罐的油室、水室的液位、温度、压力及报警。

（4） 监测脱水泵、脱水器、加药泵、污水外输泵、外输泵各自前后的压力，控制各个泵的起、停，显示其运行状况及报警。

（5）监测净化油罐、污水缓冲罐，过滤罐、加热炉的温度及液位及报警。 （6）监测遍布整个站区的气体浓度及报警。

2.3 集油站安全监控系统的总体结构

根据工艺流程图所示，系统需要对液位、温度、压力、气体浓度进行检测，并对各泵运行状状况实时显示。集油站监控最重要的是对工艺过程中的各项参数如温度、压力、液位、流量等进行实时监控。在原油分离过程中液位和压力、锅炉间的锅炉温度、以及各个重要工艺过程中的参数是集油站安全、高效生产的决定性因素，所以必须在各种干扰的情况下，将液位、温度、压力等稳定控制在工艺允许误差范围内，所以对这些参数监控就是生产过程中的关键。设计集油站安全监控系统，不仅节约了人力物力，而且在准确性、灵活性以及生产效率上都有明显提高，保证了油田的安全稳定生产。

针对集油站安全监控系统的要求，设计了工控机通过通讯转换器组成的分布式监控系统。由I/O模块负责采集现场数据并且传输到上位机。上位机作为管理机构，负责文件管理、数据库维护、报表自生成并定时打印。下位机智能仪表要对现场进行测量、采集信息。并通过线路送到主机，由上位机完成数据处理的任务，根据下位机传送来的信息，上位机自动生成各种报表，并在指定时间打印输出，从而将繁重的数据处理任务交给上位机完成，大大减轻了下位机的负担，以便更好地进行各个子系统的数据采集和控制功能，保证系统的可靠性和精度。

这次设计采用智能仪表来采集与控制现场数据，通过I/O模块控制器，将现场的模拟或数字信号传输到工控机中，通过显示器显示出现场采集的数据。在控制系统中应配有工控机，以提高监控系统可靠性。

2.4 集油站安全监控系统各部分的功能

各泵运行状况则为对应的数字量输入信号，所以要选用不同的输入模块。 控制两个四相分离器上油室、水室的液位恒定和各个泵的起、停。其中： 控制分离器上油室、水室的液位恒定可以采用智能I/O模块控制。控制原理是：油室、水室的当前

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西安石油大学本科课程设计 液位信号经由液位变送器送入模拟量输入智能I/O模块中，与工控机主机中的人工给定值进行比较，输出4-20mA控制信号到变频器，变频器对50HZ交流电进行变频，输出对应于4-20mA的0-50HZ交流电对泵上的驱动电机进行变频调速，通过调节泵的转速（流量）来控制油室、水室的液位恒定。 控制各个泵的起、停是对应的数字量输出信号，还需要对各个泵的状态进行显示，这样就使用一个数字量输出模块和一个数字量输入模块就好了。

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