联合站安全监控系统硬件设计七

下载后可任意编辑 目录 第1章 绪论1 1.1 国内外油田集输联合站安全监控的讨论现状1 1.1.1国外油田集输联合站安全监控的讨论现状1 1.1.2国内油田集输联合站安全监控的讨论现状1 1.2 油田集输联合站安全监控的意义2 1.3 原油联合站简介2 1.3.1油气集输系统3 1.3.2污水处理系统3 1.4 初步分析4 1.5系统I/O点数统计5 第2章 系统总体方案设计7 2.1初步分析7 2.2 联合站的工艺流程与主要技术指标7 第3章 系统监控设备选型与介绍9 3.1 板卡的类型与功能9 3.1.1板卡 PCI-17219 3.1.2 板卡 PCI-17139 3.1.3 板卡 PCI-175510 第4章 监控系统详细设计11 4.1 总体方案图11 4.2 完整系统说明11 4.2.1 模拟量输入/输出模块11 4.2.2 数字量输入/输出模块11 4.2.3某油田联合站监控系统硬件设备清单12 第5章 结论13 参考文献14 第1章 绪论 1.1 国内外油田集输联合站安全监控的讨论现状 1.1.1国外油田集输联合站安全监控的讨论现状 美国海湾石油公司于 1954 年 10 月，建成世界上第一套自动监控输送系统（LedgeAutomatic Control Transmission System简称 LACT）装置，解决了原油的自动收集、处理、计量和输送问题。21 世 纪以 来， 随着通 信 技术 的 发 展， SCADA （ Supervisory Control and DataAcquisition）即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。SCADA系统与在油气开采中的处理设备上的检测仪表和控制设备直接相连，这样连接能够实时和不断的猎取检测仪表所检测到的运行信息。SCADA 系统主要是面对操作人员的需要，也可以为多用途，提供操作、计算、管理和运营等功能。国外有些油田 SCADA 系统实现了注气、注水的优化控制运行。SCADA 能够把远程独立的单个油田作业变成一个具有许多紧密相关的功能的综合加工过程，SCADA 已具有为相互联系的处理作业的最优化提供定时获得操作信息的能力。 目前国外油田更是建立了从原油生产、储存、销售全面监控的自动化系统，将自动化系统上升到了现代管理的高度。 1.1.2国内油田集输联合站安全监控的讨论现状 国内油田联合站的自动化建设起步较晚，初期进展较为缓慢。但在越来越重视降低投资和解能的今日，人们开始关注原油集输系统的最佳节能控制，即如何把脱出的污水中的含油量降至最少，原油处理精度最高，使操作更为简单，运行更为安全可靠。自 1992 年以来，国内已有一些油田将计算机控制系统应用于油田联合站集输系统，但这些计算机控制系统没有很好的解决油田联合站集输系统控制上的问题。其主要原因是油田随着开采时间的延长，采出油中的含水越来越高，而且近年来新井的投产较多，日产量不稳，使各中转站到联合站的来液量波动很大，造成脱水系统压力常常超出工艺允许范围，原来的计算机控制系统大都采纳的是单回路给定点的 PID 控制算法，这种算法适用于原油含水低、来液量少且波动小的情况。2000 年以后，针对延长油田定边采油厂集输联合站工艺流程和安全生产要求，开发了基于智能网络化的联合站安全生产监视监控系统。该系统采纳工业以太网与现场总线技术，构成联合站生产工艺参数与设备状态监控和生产过程实时视频监视系统，实现联合站生产过程安全监视监控和生产事故预警预报。运行表明，系统大大提高了联合站生产过程自动化、安全生产保障能力与安全管理水平，具有典型的应用示范作用。 与此同时考虑到陕北油田的特点研制了联合站原油计量监控系统，该系统由工控计算机、分布式数据采集控制系统和 RS485 总线构成，实现联合站原油准确计量，定量稳定外输，工艺过程与生产安全在线实时监控。之后的讨论中又结合延长油田靖边采油厂联合站工艺流程和安全要求，于 2024 年开发了基于双机冗余的高可靠性联合站监控系统。该系统采纳 IPC 工控机和 S7300PLC，构成了 IPC4-PLC＋Profibus 的双机冗余系统。系统既有双机冗余热机备份，又具有工程师站和操作员站功能，大大提高了联合站监控系统的可靠性和稳定性。 虽然全国各地联合站已不同程度的进行了油气生产自动监控系统的试点工作，但水平参差不齐，也暴露出很多问题，主要表现在现场设备可靠性差，可维护性差，不能承受现场恶劣的工作环境（包括高温、低温、潮湿和沙尘）。因此在很多情况下，不能对数据进行局部细微的分析，难以让工程师技术人员掌握第一手资料。 从国内油田监控系统的进展过程和今后的进展趋势来看，自动化监控技术将越来越多的应用到油田联合站、油井的监控系统中，而且必将数字化和网络化方向进展。 1.2 油田集输联合站安全监控的意义 油田集输联合站的主要作用是接收各转油站来油，对油气水进行收集、存储、分离、净化、加热、脱水、计量，将处理后合格的原油、净化污水、净化天然气向下一级矿场油库或外输站和压气站输送，在此过程中，对含水的原油要进行脱水工艺处理，这样就形成了原油集输的若干个工艺处理过程。由于原油和天然气是易燃易爆危险物质，而且站内压力容器密布、油气管道纵横、系统运行状况复杂且过程中流程多变，所以有极大的潜在事故危险性。 随着国家政府部门对联合站安全生产越来越重视，联合站集输过程实施自动化监控已经迫在眉睫。因此，对联合站进行安全监控系统设计，及时准确地对运行设备的参数和状况做出全面监测，不仅使整个联合站的安全运行得到保证，整个石化企业的安全和经济效益也能够得以提升；同时计算机监控系统的使用对消除隐患、预防事故也起到了举足轻重的作用。安全监控系统引入的意义在于稳定和优化生产工艺，降低劳动者生产强度，提高设备运行的安全性和可靠性；同时可以有效的预防事故发生，减少财产损失和人员伤亡，这样有助于提高联合站的安全管理水平，从而在最大程度上获得经济效益和社会效益。 1.3 原油联合站简介 该原油联合站将各个采油队输送过来的原油进行油气水分离、油水分离、原油存储、原油加热及外输、污水处理等，实现对来油气、出油气的计算、盘库。该原油联合站内主要分成油气集输和污水处理两大工艺流程，另外还包括消防、天然气密闭、大罐抽气、阴极保护等小的工艺流程。 1.3.1油气集输系统 原油集输过程中的设备一般由翻斗计量分离器、管道、阀门、三相分离器、换热器、沉降罐、净化油罐等组成。从各个单井或是汽车输送过来的油（液）首先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，油（液）从分离器一端进入，然后天然气从另一端上部流出进入除油器进行天然气外输，而油水混合的液体从下部流出进入换热器；从换热器出来的油水混合液体输入沉降罐，沉降罐分离出大部分的原油，而将水输到污水区，进行污水处理。经过沉降罐的二次油水分离后，原油已经几乎不含水了。在这之后基本上不含水的原油进入净化油罐，等待外输。进入净化油罐的原油，由装车泵加温加压后，由汽车外运。