联合站原油脱水监控系统设计毕业设计正文

I目录1绪论..............................................................11.1联合站原油脱水监控系统的国内外现状及发展趋势................11.2本设计目的和意义............................................21.3本文研究内容................................................32联合站原油脱水系统概述............................................42.1联合站简介..................................................42.2联合站原油脱水工艺流程选择..................................42.3联合站原油脱水工艺流程简介..................................52.4联合站原油脱水的主要工艺参数指标............................62.5联合站原油脱水工艺参数控制..................................72.6联合站原油脱水的控制流程图..................................83联合站原油脱水DCS系统方案设计....................................93.1监控方案选择................................................93.2用PC和PLC实现集散控制（DCS）的基本原理...................103.3基于PLC+PC组成的联合站原油脱水DCS系统方案设计............114联合站原油脱水DCS系统实验室模拟设计.............................134.1现场模拟信号的采集.........................................134.2控制层PLC模块配置.........................................144.3监控系统工业网络架构设计...................................155系统硬件选型.....................................................175.1仪表选用...................................................175.1.2压力仪表的选用.......................................185.1.3油水界面仪表的选用...................................195.1.4流量仪表的选用.......................................195.1.5含水分析仪表的选用...................................205.1.6液位仪表的选用.......................................205.2阀门的选用.................................................225.2.1调节阀选用原理.......................................225.2.2调节阀流通能力的计算、公称直径及型号的选择...........236下位机PLC软件设计及编程.........................................256.1软件设计流程...............................................256.2计算机和PLC通讯组态设计...................................256.3下位机PLC梯形图编程设计...................................276.3.1创建工程.............................................276.3.2配置I/O.............................................286.3.3梯形图程序编写.......................................326.3.4Tag（标签）..........................................326.4控制网网络规划.............................................337力控监控组态软件设计.............................................36II7.1力控简介...................................................367.2制作工程画面...............................................367.3创建实时数据库.............................................397.4用OPC建立力控与罗克韦尔的通信.............................397.5建立动画连接...............................................437.6创建报警、专家报表、趋势曲线...............................448系统连线调试及运行...............................................478.1系统硬件连线...............................................478.2系统调试及运行.............................................499结论.............................................................50谢辞...............................................................51参考文献...........................................................51附录一控制流程图..................................................52附录二流程图......................................................54附录三数据采集物理端口分布........................................56附录四数据采集及报警程序..........................................57联合站原油脱水监控系统设计11绪论1.1联合站原油脱水监控系统的国内外现状及发展趋势国外在联合站监控系统方面比我国发展的快速，早在上世纪50年代，美国就建成第一套自动化监控输送系统解决了原油的自动收集、处理、计量输送问题。60年代，Acro油田公司就已经把PLC用于注水控制，并很快发展到报警、泵控等其它领域。随着监控与数据采集系统越来越多的应用于油田生产控制与管理中，它与油田开采中的处理设备上的检测仪表和控制设备直接连接，能够实时和不断的获取检测仪表所检测到的运行信息。国外有些油田还实现了注气、注水的优化控制。自从美国Honeywell公司于1975年成功的推出世界上第一套DCS以来，经历了20多年的时间，DCS已走向成熟。目前的DCS发展成为基于计算机技术（Computer）、控制技术（Control）、通信技术和图形技术及4C技术，通过通信网络将分布在工业现场（附近）的现场控制站、检测站和操作控制中心的操作管理站、控制管理站及工程师站等联接起来，共同完成分散控制和集中操作、管理和综合控制系统。国外油田DCS的应用已经开始采用一些先进控制策略。如HONEYWELL公司的性液位控制，可以更好地适应进液的波动。美国通控公司的无模型控制器可以适合滞后、时变的温度控制。HONEYWELL公司的气举优化和各种多变量控制、适应性模糊控制、神经网络控制也在油气集输处理站的DCS上运行，实现了部分生产过优化运行。目前国外已经将自动化技术提升到对原油的生产、储运、销售等环节进行全面监控的现代化管理水平的高度。英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据地质情况自动控制产量。美国油田甚至将销售也考虑在自动化管理系统中。我国大部分的油田采油厂联合站是在20世纪70年代建立起来的，目前的联合站监控系统主要分为人工监测控制、常规仪表自动监测控制、计算机监测控制三种方法。而我国很多地方依然停留在人工监测控制阶段而常规仪表组成的控制系统在处理复杂控制系统、集中监控系统和控制精度等方面具有局限性。上世纪九十年代，计算机控制开始应用于联合站生产过程，尤其是西部塔里木、吐哈、准格尔三大盆地的开发和建设，油田生产过程中的自动控制和管理的到了迅速的发展。1992年5月，鄯善油田就使308口油水井、19座计量站全部实现hhhhhh）2了由单井、单个装置，单站自动化向全油田，全线自动化的转变。随着油田开采的深入，油田已经进入到高含水及日产量不稳定的阶段，因此对油田的自动化水平要求也越来越高，系统的控制策略一步适合当前中转站来液量大且波动大的实际情况，监控软件中的先进控制方法以及软硬件交互的开放性应用也不够。随着DCS向计算机网络控制发展，集输系统生产过程不仅局限于联合站范围内的操作和控制，还向过程控制系统和信息管理系统紧密结合方向发展，即控制和管理一体化。因此，联合站采用DCS是最佳选择，目前绝大数联合站采用的计算机监控系统是DCS。1.2本设计目的和意义在开采原油时，我国的很多油田都是中后期开采，油田由于注水所开发出的原油含有较多的水分，目前一般为50％～80％，有的甚至高达90％，因此需要将原油中所含的水用各种方法分离出来。联合站原油脱水的监控系统首先要保证联合站内的各个工艺装置工作正常，外还要设法保持工况的相对稳定，增加脱水转油的效率。如果脱水不彻底，不仅采来的油得不到利用产生浪费，而且会加重后面污水处理的负担。另外外输站的计量(流量与含水率)也因直接与采油厂的效益相关，所以也很重要。目前，大多采用人工定时采样测含水，容易造成漏洞，引致外输的实际油质与测量值不同，引起损失和纠纷。为了实现联合站原油脱水工艺流程自动监控，减少不必要的损失，集散控制系统就必不可少，测控点数多、测控精度高、测控速度快的工业现场,其特点是分散控制和集中监视,具有组网通信能力、测控功能强、运行可靠、易于扩展、组态方便、操作维护简便。系统完全可以胜任或多回路调节器的工作,它作为一个结点机使用是理想的。使用DCS系统对生产过程进行控制,实现了整体化、智能化、网络化、标准化的要求。系统的一切管理在控制中心即可完成,为实现安全稳定生产,减少设备建设维护费用,提供了强有力的手段。因此，这就迫切要求对联合站进行自动化改造，实行集散控制系统的监控与管理。从而可以自动采集并监测生产过程的各个参数，并进行优化处理，实现节能降耗，对建成环保、节能、运行效率高、自动化管理水平高的智能化、数字化的联合站有着重要意义，它同时也是数字化油田建设的重要组成部分。联合站原油脱水监控系统设计31.3本文研究内容本文主要研究了联合站原油脱水工艺流程自动化监控系统方案设计。设计采用DCS系统为联合站原油集输提供自动化监控与历史数据记录。设计具体内容