联合站安全监控系统硬件 设计一(采用板卡方案)

西安石油大学本科课程设计1课程设计任务书题目联合站安全监控系统硬件设计一（采用板卡方案）学生姓名学号专业班级设计内容与要求课程设计主要完成某联合站安全监控系统硬件设计。要求运用已学过各类传感器、输入输出模块、工控计算机、现场总线等的知识，完成安全监控系统硬件方案、设备选型、总体设计等各功能的设计。要求熟悉相关计算机安全监控系统的硬件组成与设计方案，学会计算机监控系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监控系统硬件方案的能力。课程设计内容及基本要求如下：1.熟悉联合站工艺流程、监控目标及监控要求。2.学会常用的监控系统I/O硬件（各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等）参数及使用，了解其工作原理。3.学会不同自动化设备厂家各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等的选型，能用所选厂家硬件搭建符合工艺流程和监控目标的硬件系统。4.完成监控系统硬件方案设计，画出原理图。5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。起止时间2011年12月19日至2011年12月25日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日西安石油大学本科课程设计2一、绪论................................................................................................................31.1.联合站概述...................................................................................................................31.2联合站生产工艺过程控制方法.....................................................................................41.3计算机监控系统介绍....................................................................................................4二、原油联合站及其工艺流程简介............................................................................62.1原油联合站的简介.......................................................................................................62.2联合站的工艺流程与主要技术指标.............................................................................7三、原油联合站硬件设计...........................................................................................83.1.初步分析.......................................................................................................................83.2.系统I/O点数统计.........................................................................................................93.3系统监控仪表选型.....................................................................................................103.4.系统监控方案设计......................................................................................................12四、.总结..................................................................................................................13参考文献...........................................................................................错误!未定义书签。西安石油大学本科课程设计3一、绪论1.1.联合站概述联合站是油田原油集输生产中最重要的生产工艺过程，它是集油水分离、污水处理、原油及天然气集输等多个工艺系统为一体的综合性生产过程，主要包括输油脱水、污水浅处理、污水深处理、注水、锅炉和配电等生产岗位或工艺环节。目前，各大油田联合站生产工艺过程的控制主要有人工监测控制、常规仪表自动监测控制、计算机监测控制等三种方法。联合站是油田油气集输过程中的重要生产环节，是集油气分离、原油脱水、原油计量、稳定外输、油田注水、污水处理、消防即热力系统等为一体的综合生产过程。功能是：将分散在油田各处的油井产物加以收集；分离成原油、伴生天然气和采出水；进行必要的净化、加工处理、使之成为油田商品、以及这些商品的储存和外输。同时油气集输系统还为油藏工程提供油藏动态的基础信息，如：各油井汽水产量、汽油比、气液比、井油压和回压、井流温度等参数及随生产延续各种参数的变化情况等，使油藏工作者能加深对油藏的认识，适时调整油田开发设计和各油井的生产制度。因而气油集输系统不但将油井生产的原料集中、加工成油田产品，而且还为不断加深对油藏的认识、适时调整油藏开发设计方案、正确经济地开发油藏提供科学依据。联合站输油脱水岗是进行原油沉降脱水、实现油水分离和净化油外输的生产过程，是联合站生产的中心环节，工艺要求较高，其生产过程的管理水平，直接关系到成品原油的产品质量和整个联合站生产的安全和高效平稳运行。特别是随着油田开发进入高含水后期，工艺过程更加复杂，对工艺过程提出了更高的要求，采用人工监测控制和常规仪表控制已很难满足生产要求。上世纪九十年代，计算机控制开始应用于联合站生产过程，并取得了一定的应用效果。但由于在方案选型、设计和管理维护等方面存在一些问题，总的来讲，应用效果不够理想。在油田联合站生产过程中，如何合理选择、设计安全可靠和便于维护的计算机监控系统，保证联合站生产的平稳运行和优化控制，实现节能降耗和安全生产，提高生产管理水平，是目前自动化技术在油田生产应用中面临的重要课题。西安石油大学本科课程设计41.2联合站生产工艺过程控制方法目前，油田联合站生产工艺过程的控制主要有人工检测控制，常规仪表自动检测控制，计算机检测控制等三种方法。人工检测控制是由岗位操作人员根据检测仪表反映的工艺参数变化情况，凭经验对生产过程进行人工控制，其工作效率和安全系数都很低，已不能满足较高的工业过程控制要求。常规仪表控制采用各种检测和控制仪表实现对现场各种工艺参数的采集处理，显示，报警和调节控制，保证生产过程的高效，安全和平稳运行。这种控制方式已在联合站生产中得到广泛的应用。计算机检测控制是从上世纪七十年代迅速发展起来的一种功能强大的现代工业过程控制方法。它采用计算机技术与自动化仪表相结合，对工业生产过程中的各种工艺参数进行处理，运算，显示和控制。相对于常规仪表控制，它可以提供更为复杂的控制算法，通过对各种相关参数进行综合分析，实现协调管理和优化控制。综上所述，在油田联合站生产过程中，如何合理选择，设计安全可靠和便于维护的计算机监控系统，保证联合站生产的平稳运行和优化控制，实现节能降耗和安全生产，提高生产管理水平，是目前自动化技术在油田生产中面临的重要课题。1.3计算机监控系统介绍目前的计算机监控技术是一门综合性技术，他是计算机技术、通信技术、网络技术和自动化技术的综合应用。所谓计算机监控系统，就是采用计算机取代常规的显示和调节仪表作为工业数据采集和控制过程的处理核心，利用传感器或变送器将被监控对象中的物理参数（如温度、压力、流量、液位等）转换为电信号，再将这些电信号经输入装置转换为计算机可识别的数字量，并且在显示装置中以数字、曲线或图形的方式显示出来，从而使操作人员能够直观、迅速地了解被控对象的变化过程。同时计算机还可以将采集的数据存储起来，随时进行分析、统计和显示并生成各种报表。如果需要对被监控的对象进行控制，则由计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的大小和变化情况以及按照工艺要求的设定值进行判断，然后根据一定的控制算法在输出装置中输出相应的电信号，并推动执行装置动作从而完成相应的控制任务。图1-1就是一个典型的计算机测控系统组成的原理图。由于近年来计算机软件的迅速发展，各种可视化应用软件已广泛应用于工业计算机系统，能够为西安石油大学本科课程设计5操作者提供更加直观完善的操作界面，大大丰富了现场监视功能。1-1计算机测控系统组成原理图1.3.1计算机监控系统的组成计算机（含可视化的人工界面）、输入输出装置（模块），监测、变送机构。设计原理有可靠性原则、使用方便原则、开放性原则、经济性原则、开发周期短原则。1.3.2计算机监控系统的主要特点实时性。对工业生产过程进行实时在线监测与测控，按优先级进行采集和输出调节，保证被控系统的正常运行。可靠性。具有在较为恶劣的工业现场长期工作的能力，并具有良好的故障诊断和维护性。较强的输入输出能力。可与工业现场的检测仪表和控制装置相连接，完成各种测量控制任务。应用软件丰富。目前大多数计算机监控系统以windows做工作平台，系统软件、应用软件丰富，可提供良好的人机界面，特别是组态软件更为用户提供设计原则：可靠性原则、使用方便原则、开放性原则、经济性原则、开发周期短原则。西安石油大学本科课程设计6二、原油联合站及其工艺流程简介2.1原油联合站的简介联合站设计是油气集输工艺设计的重要组成部分，为了使其最大限度地满足油田开发和油气开采的要求，设计时应该做到技术先进，经济合理，生产安全可靠，保证为国家生产符合质量要求的合格油田产品。联合站，即集中处理站，是油田地面集输系统中重要组成部分。就油田的生产全局来说，油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的很重要的生产阶段。如果说油藏勘探是寻找原油，油田开发和采油工程是提供原料，那么油气集输则是把分散的原料集中处理，使之成为油田产品的过程。联合站一般包括如下的生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻油回收、原油储存及向矿场油库输送、污水处理、净化污水回注地层、接收计量输来的油气混合物、变配电、供热及消防等。联合站工作流程图如下：联合站完整工作示意图如下：西安石油大学本科课程设计72.2联合站的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联合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、二次沉降罐、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