联合站开题报告

毕业设计(论文)开题报告

题目：油田集输联合站安全

监控系统硬件设计

学生姓名：

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指导教师：

完成时间：2011年月日

1.油田集输联合站安全监控的意义

油田联合站是原油生产的一个关键环节，它的主要作用接受各转油站来油，对油气水进行分离、净化、加热，将处理后合格的原油、净化污水、净化天然气向下一级油库输送。它将油田中采油井所生产的原油汇集、存储、分离、加热、脱水、计量后进行外输的生产单位，是高风险存在和集中的场所。联合站一般包括原油罐区、轻烃罐区、油气分离生产区、轻烃装置、污水处理和注水生产区、装车区及辅助生产系统，主要建筑一般有集油阀组间、原油处理操作间、破乳剂加药间、轻烃压缩机厂房、污水泵房、注水泵房、输油泵房、消防泵房、锅炉房等。站内压力容器密布，油气管道纵横，易燃易爆，潜在的事故危险性极大，若安全防范稍有疏忽，就会造成重大事故，不仅影响原油产量，而且给国家和人民生命财产造成重大损失。

在联合站中实现油水分离的系统称之为集输系统，它是联合站原有生产的主要过程，直接关系到成品原油的质量和污水回注的质量，关系到联合站的节能消耗，也决定着联合站生产过程的安全评委运行及原油生产的经济效益。对联合站集输系统实现良好的自动控制，有利于联合站生产的平稳运行，保证原油质量，降低成本，减轻工人的劳动强度。

长期以来联合站的安全问题未得到大家应有的重视，重特大事故时有发生，造成了巨大的人身伤亡和财产损失。随着国家对安全生产的重视程度越来越高，政府部门也越来越重视联合站的安全生产。因此，对联合站进行安全监控系统设计，加强联合站安全监控不仅关系到整个联合站的正常运行，而且关系到整个石化企业的安全和经济效益。计算机监控系统的引入不仅可以提高联合站的安全程度，同时也是消除隐患、防范事故的一项重要措施。安全监控系统引入的意义在于可有效的预防事故发生，减少财产损失和人员伤亡，有助于提高联合站的安全管理水平和经济效益。

本设计通过对联合站的安全监控系统进行硬件方面的设计。根据联合站的工艺流程和控制过程初步确定I/O数目和和类型并进行硬件选型，选择合适的仪器和仪表，根据需要监测的参数的类型，绘制监控画面，对联合站的生产过程进行实时监控。使联合站中各种工艺参数和实时数据所提供的信息可以及时的反映系统中存在的危险，自动控制系统以消除危险因素或使有害因素降低到安全水平。

2.国内外油田联合站安全监控的研究现状

1)国外油田集输联合站安全监控的研究现状

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(Ledge

Automatic 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。到1967年底，美国陆地石油公司已有75%的原油采用LACT装置。在LACT应用的同时，一些原有处理站出现了以闭环控制为特点的就地自动化控制系统。

自20世纪60年代末期以后，计算机及PLC技术已开始应用于油田联合站内的部分生产系统中，如Arco油气公司的Iatan East Howard油田将PLC用于注水控制，并很快发展到报警、泵控、橇装试井装置等其他领域。但此时，联合站集输系统还是处于简单常规仪表控制时期。

随着集输工艺上计量站的形成和中心处理站(简称联合站)的产生，集散控制系统(Distribute Control System，简称DCS)开始应用于联合站集输系统中代替常规仪表。进入20世纪90年代，DCS的功能越来越强，工作也越来越可靠。如HONEYWELL公司的TDC3000系统、FISHER-ROSEMOUNT公司的PROVOX系统等数十个厂商的DCS都在油气处理站有所应用。

国外油田DCS的应用已经开始采用一些先进控制策略。如HONEYWELL公司的非线性液位控制，可以更好的适应进液的波动。美国通控公司的无模型控制器可以适合大滞后、时变的温度控制。HONEYWELL公司的气举优化软件和各种多变量控制、适应性控制、模糊控制、神经网络控制也在油气集输处理站的DCS上运行，实现了部分生产过程的优化运行。

随着通信技术的发展，SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)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获取检测仪表所检测到的运行信息。SCADA系统主要是面向操作人员的需要，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。

2)国内油田集输联合站安全监控的研究现状

国内油田联合站的自动化建设起步较晚，初期发展较为缓慢。发展大致分为以下几个阶段。

第一阶段：在1972年世界能源危机以前，对原油集输系统的运行控制大多是注意安全性、可靠性及原油脱水的精度，用大冗余处理各种干扰因素，控制方案简单。但在原油含水率增大、产液量波动大的情况下不能保证控制效果。

第二阶段:二十世纪八十年代，对原油集输控制系统采用的是DD-Z II.型仪表来承

担的，并且取得了一定的经济效益.但这些常规仪表组成的控制系统有一定的局限性。主要表现在：

（1）难以实现复杂的控制规律，如最优控制、自适应控制、鲁棒控制、状态反馈预测控制等；

（2）控制方案改变较困难；

（3）一组仪表只能控制一条回路，难以实现集中控制和操作；

（4）一次性投资太大；

（5）控制精度相对较低。

第三阶段：二十世纪九十年代中后期以来，随着计算机价格的不断降低，性能价格比和可靠性的提高，各行业己纷纷将计算机用于工业过程控制。石油工中，也大量引进了计算机控制，如:1992年5月，西部都善油田采用美国Action公司CIM-PAC9000 SCADA系统，使308口油水井、19座计配站全部实现了自动化，成为我国第一个整装油田的自动化系统。随之，东河塘、彩南、温吉桑、轮库输油管线的建设，使我国油气田自动化实现了由单并、单个装置、单站自动化向全油田、全线自动化的转变.中原油田设计院研制的SG-50原油脱水器微机监控系统采用两台Apply-11微机对电脱水器的油水界面和一段脱水沉降罐的油水界面进行了闭环控制。除此之外，中国石油大学研制的DMC-50D微机控制系统，承德石油学院研制的GWC-801型微机监控系统都将计算机的应用于原油集输系统的控制。

针对石油钻机施工作业环境恶劣、钻进过程实时监控困难的现状,开发了基于GPRS的石油钻机远程安全监控系统。该系统由现场监控主机、终端监控机、GPRSDTU、GPRS网络构成。工控机、PLC和现场总线构成基于IPC+PLC+PROFIBUS 的现场监控。终端监控机、监控主机、GPRSDTU和GPRS网络构成基于GPRS的远程监控。该系统具有钻井过程实时远程监控与故障诊断功能,实现了石油钻机远程安全监控,在海上平台钻机和沙漠腹地钻机远程监控中具有典型的应用示范作用。基于GPRS的油田注水井远程监控系统,实现了注水流量的自动测量,并且利用模糊控制技术实现了改变注水量的功能,通过GPRS网络实现了油田注水的远程监控。

3.毕业设计(论文)的主要内容

通过查阅资料了解国内外油田集输联合站安全监控的发展现状,分析集输联合站的工艺流程以及其特点和工艺参数，找出联合站的被控参数和被控对象，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，完成监控系统硬件方案、设备选型、设备接线等各功能的设计。同时要求进一步熟悉相关计算机监控系统的硬件组成与方案，学会计算机监控系统硬件设计的步骤和方法，培养设计小型计算机安