自控工程設計課程設計聯(lián)合站游離水脫除器控制系統(tǒng)

1、目 錄第 1 章 控制工藝流程圖.11.1 工藝過程簡介.11.2 游離水脫除器控制工藝流程圖.1第 2 章節(jié)流裝置的計算機輔助設計計算.32.1 概述.32.2 程序框圖.42.3 計算實例.5第 3 章調節(jié)閥的選型和口徑計算.83.1 調節(jié)閥的選型.83.2 調節(jié)閥口徑計算.83.3 計算實例.9結論與體會.11參 考 文 獻.12附 錄.13自控工程課程設計1第第 1 1 章章 控制工藝流程圖控制工藝流程圖1.11.1 工藝過程簡介工藝過程簡介油田聯(lián)合站是一個集輸油、脫水、污水處理、注水等功能的大型聯(lián)合站。擔負油田采油廠的油脫水、成品油外輸、脫后污水處理及清、污水回注，日處理液數(shù)千立方米

2、，外輸油幾千噸，污水處理及回注幾千立方米。工藝上要求從輸油、脫水、原油外輸?shù)轿鬯幚砑盎刈⑷坎捎妹荛]管理。油田聯(lián)合站主要分為：站級主控崗、輸油崗、脫水崗、計量崗、注水崗及污水崗。外來轉油站來液首先進入計量崗計量流量和含水，再由計量崗輸向輸油崗，然后由輸油崗的油離水脫除器等工藝設備進行初步的油、水和天然氣的分離，再將初步凈化后的含水油輸至脫水崗，在脫水崗的電脫水的作用下進一步油水分離，此時凈化后油作為成品油再由輸油崗輸送至附近的油庫。經過輸油崗和脫水崗的工藝設備分離出來水輸送至污水崗，進行污水處理，處理后的水再送至注油崗，由注水崗的高壓注水電機將水回注到地下，以維持地下壓力平衡。控制崗位設為：

3、輸油崗控制管理系統(tǒng)、脫水崗控制管理系統(tǒng)、注水崗控制管理系統(tǒng)、站級主控管理系統(tǒng)和廠級管理系統(tǒng)。輸油崗控制管理系統(tǒng)、脫水崗控制管理系統(tǒng)、注水崗控制管理系統(tǒng)要求對本崗的工藝設備實現(xiàn)自動調節(jié)、實時監(jiān)測、實時報警信息、在線監(jiān)視修改參數(shù)、報表打印歸檔、記錄受控信號的歷史趨勢曲線、泵的啟停時間和運行時間等功能。站級主控管理系統(tǒng)負責將全站的生產數(shù)據(jù)，生產狀態(tài)進行匯總，統(tǒng)一進行生產監(jiān)控分析。并利用油田局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至廠級管理系統(tǒng)，進而實現(xiàn)全廠生產數(shù)據(jù)共享油田高含水原油游離水脫除器，由殼體、預分離筒、折流板、聚結床、出氣筒、集油槽、調節(jié)器、集水筒、液面自動調節(jié)閥、出水管、沖砂管和集砂斗組成。其特征是殼體呈臥式圓

4、筒形，兩端是半橢圓形封頭，預分離筒在左封頭的前面從殼體頂部垂直插入殼體內，在其前面下內側部設有對稱兩根沖砂管，在沖砂管前面的中下部橫斷面設有折流板，其下殼體上設有集砂斗，在折流板的前面設有聚結床，聚結床前面筒體設為沉降室，在沉降室下內側部對稱設有沖砂管，其底部殼體上設有集砂斗，其前頂部設有出氣筒，在其前面殼體內上部斷面設有收油槽，其前面設有調節(jié)器和設在其下的集水筒，其所在的殼體部分設為水腔，在右封頭體的中心處設有自動調節(jié)閥，水腔下部設有出水管。游離水脫除器的作用就是除去各中轉站傳輸?shù)铰?lián)合站原油中的污水，然后使凈化后的水輸?shù)礁浇挠蛶旌突S。1.21.2 游離水脫除器控制工藝流程圖游離水脫除器

5、控制工藝流程圖自控工程課程設計2圖 1-1 工藝流程自控工程課程設計3第第 2 2 章章 節(jié)流裝置的計算機輔助設計計算節(jié)流裝置的計算機輔助設計計算2.12.1 概述概述gb/t2624-93 全稱為流量測量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體測量 。國內的壓差流量計經歷了仿制、統(tǒng)一標準設計和自行設計等階段：我國 1959年由國家推薦的蘇聯(lián) 27-54 規(guī)程作為我國的暫行規(guī)程。1993 年 2 月 3 日由國家技術監(jiān)督局批準 gb/t2624-93 代替 gb2624-81，1993 年 8 月 1 日實施。該標準第一次等效采用iso5167（1991）與國際接軌，標志著我國現(xiàn)行的

6、標準節(jié)流裝置，在推廣采用國際標準上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了突破性的進展。gb/t2624-93 主要特點有： 以流出系數(shù) kv 代替流量系數(shù) ；kv 值的計算中的 降階計算由原流量系數(shù) 0計算中的最高階 20 降至流出系數(shù) kv 計算中的最高階 8 次冪。 提出 5 種命題以適應自控工程設計中各方面的需要。 提出迭代計算方法，給出計算機計算程序框圖。 差壓上限不再計算，而要由用戶自行選定，要求設計者有更多的經驗。自控工程課程設計42.22.2 程序框圖程序框圖 圖 2-1 標準節(jié)流裝置程序框圖自控工程課程設計52.32.3 計算實例計算實例表 2-1 標準節(jié)流裝置設計計算任務書序

7、號項 目符 號單 位數(shù) 值12345678910已知條件：被測介質名稱被測介質溫度被測介質壓力管內徑（20下實測）節(jié)流件形式取壓方式工作狀態(tài)下密度工作狀態(tài)下粘度最大流量相對濕度tpd20qmpamkg/m3pa.sm3 /h天然氣300.22（絕）0.363孔板法蘭0.970.00001128300100%節(jié)流件材料選，其熱膨脹系數(shù)為 0.0000166；管道材料為 20#鋼，其熱膨tinicr9181脹系數(shù)為 0.00001116。1.輔助計算(1)求工況下管道直徑20120dddt =0.363)2030(000011. 01 =0.36304m管道內徑（下實測值）20d20 c管道材料熱

8、膨脹系數(shù)d被測介質溫度t (2)求雷諾數(shù)4medgrd0112. 036304. 036001000830097. 04700656.5203最大質量流量mg 自控工程課程設計6工作狀態(tài)下粘度(3)求2a0.01mpap22edradp =0.155191597. 01001. 0236304. 03700656.5200000112. 062.初值計算(1)求1設：=0.6，=10c令210axc =0.2586525又= 0.5004125. 021211xx(2)求1cc1 = 0.5959+0.031212.10.184018 =0.6(3)精確度判斷1211axc=0.1551915

9、0.2586525 0.6 1 =0.000000002=1.2887e-8 達到了精度要求，無需迭代。 112|ea3計算結果，10.500410.6cc求得：、dd 0.363 0.5004 0.1816452 m自控工程課程設計7181.6452 mm求20d20120dddt181.64521 0.000012 3020181.62340519得：20 181.62340519dmm第第 3 3 章章 調節(jié)閥的選型和口徑計算調節(jié)閥的選型和口徑計算3.13.1 調節(jié)閥的選型調節(jié)閥的選型調節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型，通過接受調節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。調

10、節(jié)閥一般由執(zhí)行機構和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行自控工程課程設計8機構使用的動力，調節(jié)閥可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調節(jié)閥，以電為動力源的電動調節(jié)閥，以液體介質(如油等)壓力為動力的電液動調節(jié)閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場總線型調節(jié)閥等。調節(jié)閥的產品類型很多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執(zhí)行機構匹配，也可以與電動執(zhí)行機構或其它執(zhí)行機構匹配。(1)從使用功能上選閥需注意的問題 調節(jié)功能 泄漏量與切斷壓差 防堵 耐蝕 耐壓與耐溫 重量與外觀 (2)綜合經濟效果確定閥型 高可靠性。 使用壽命長。 維護

11、方便，備品備件有來源。 產品價格適宜，性能價格較好。(3)調節(jié)閥型式的優(yōu)選次序根據(jù)上述觀點，特提供調節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： 全功能超輕型調節(jié)閥蝶閥套筒閥單座閥雙座閥偏心旋轉閥 球閥角形閥三通閥隔膜閥。 在這些調節(jié)閥中，我們認為應該盡量不選用隔膜閥，其理由是隔膜是一個極不可靠的零件，使其隔膜閥也成為了可靠性差的產品。3.23.2 調節(jié)閥口徑計算調節(jié)閥口徑計算 調節(jié)閥的口徑選擇是由調節(jié)閥流量系數(shù) c 值決定。流量系數(shù) c 的定義為：在給定的開度下，當調節(jié)閥兩端壓差為 0.1mpa，流體密度 1時，流經調節(jié)閥流體的體積流量3g cm數(shù)即位在該開度下流量系數(shù)，其單位為。同理，在上述條件下，在調節(jié)閥最大開

12、度3m h下流經調節(jié)閥流體的體積流量數(shù)即位最大開度下的流量系數(shù)。該流量系數(shù)即位該調節(jié)閥的額定流量系數(shù)。由制造廠作為調節(jié)閥的基本參數(shù)提供給用戶。調節(jié)閥流量系數(shù) c 表示調節(jié)閥容量的大小，是一個表示調節(jié)閥流通能力的參數(shù)。因此，調節(jié)閥流量系數(shù) c 又稱調節(jié)閥的流通能力。從調節(jié)閥的流量系數(shù) c 的具體計算到閥的口徑確定，一般需經以下步驟:最大體積流量 qmax()或質量流量 wmax(kg/h)；3m h正常體積流量 qn（）或質量流量 wn（kg/h） ；3m h自控工程課程設計9正常情況下調節(jié)閥上的壓降pn(si 制單位用 kpa，mks 制單位用)；2kg cm閥前壓力 p1（si 制單位用 k

13、pa，mks 制單位用） ；2kg cm正常情況下的閥阻比；ns液體密度 （） ；3g cm液體的運動粘度 v（cts 厘司） ；介質臨界壓力 （si 制單位用 kpa，mks 制單位用） ；cp2kg cm閥入口溫度下介質飽和蒸汽壓力（si 制單位用 kpa，mks 制單位用） ；vp2kg cm閥上游管道直徑（mm）和閥下游管道直徑（mm） 。1d2d3.33.3 計算實例計算實例 表 2-1 調節(jié)閥口徑計算任務書序號項 目符 號單 位數(shù) 值1 23456789已知條件：被測介質名稱被測介質溫度最大質量流量閥前壓力閥后壓力上游管內徑上游管內徑工作狀態(tài)下密度工作狀態(tài)下運動粘度tqmaxp1p

14、2d1d211kg/hmpampammmmkg/m3cp污水35990000.3920.36320020010008.007c 值計算步驟：1.選定調節(jié)閥的類型，并據(jù)此查表得到壓力恢復系數(shù)lf根據(jù)已知條件可選單座閥(jp) ,壓力恢復系數(shù)=0.90lf2.按下式計算液體的臨界壓力比系數(shù)：ff =0.96-0.28=0.9525 ffvcpp3.判斷流體是否為阻塞流自控工程課程設計10經判斷為非阻塞流 按 si 制2110ppqc363. 0392. 0100010009900010c 51.07液體體積流量q被測介質工況密度閥前壓力 1閥后壓力2 4.根據(jù)需要對 c 值進行低雷諾數(shù)修正 計算調

15、節(jié)閥雷諾數(shù) redred cvq707001235582q液體體積流量運動粘度v5. 由 0146. 0d/2c即得：選調節(jié)閥的口徑為 187mm。6. 結論選定單座閥(jp)，取為選定口徑，非阻塞流工況，不作噪聲預估。結論與體會結論與體會課程設計終于完成了，首先要謝謝老師的耐心指導。通過這次課程設計，我對油田聯(lián)合站脫離水裝置的工藝更加的清楚同時熟悉對 autocad、word 的應用，為以后畢業(yè)設計跟工作奠定了良好的實踐基礎，也使我對以前所學習的課程有更深刻的理解，實現(xiàn)了理論與實際相結合。同時也使自己明白了完成一個課程設計要有一定的步驟，根據(jù)所自控工程課程設計11學的自動化知識來完成本次的課

16、程設計。參參 考考 文文 獻獻1hg/t2063620639-1998，化工裝置自控工程設計規(guī)定(上下卷)s2gb/t2624-1993，流量測量節(jié)流裝置 s3奚文群，翁維勤.調節(jié)閥口徑計算指南m.蘭州：化工部自控設計技術中心站，19914董德發(fā)，張?zhí)齑?自控工程設計基礎m.大慶：大慶石油學院，19995王驥程，祝和云.化工過程控制工程m .北京：化學工業(yè)出版社，2003自控工程課程設計126萬輝,連喜增. 提高常減壓加熱爐熱效率的技術改造j. 石油化工設備技術 , 2003,(04)7賴勝,孫德敏,吳剛,祁睿. 最優(yōu)自適應廣義預測控制在常壓加熱爐中的應用j 化工自動化及儀表 , 2003,(

17、02)附附 錄錄#define a 0.154763891#define b 7.890770326#define l 0.2539#include main() double c10,b10,x10,g10,e10,e1=1; int i,m;自控工程課程設計13 c0=0.6; for(i=1;i10;i+) if(i3) xi=a/(ci-1*e1); else xi=xi-1-gi-1*(xi-1-xi-2)/(gi-1-gi-2); bi=sqrt(sqrt(xi*xi/(1+xi*xi); ci=0.5959+0.312*pow(bi,2.1)-0.1840*pow(bi,8)+0

18、.0029*pow(bi,2.5)*pow(b,0.75)+0.0029*l*pow(bi,4)/(1-pow(bi,4)-0.0337*l*pow(bi,3); gi=a-xi*ci*e1; ei=gi/a; if(fabs(ei)0.0000000005) break; m=i; for(i=1;i=m;i+) printf(i=%dn,i); printf(x=%16.15f,b=%16.15fn,c=%16.15f,g=%16.15f,e=%16.15fn,xi,bi, ci,gi,ei); 結果是:i=1x=0.257939818333333,b=0.499764755527020,c=0.669280328540815,g=-0.017870155357891,e=-0.115467214234691i=2x=0.231239264625364,b=0.474651745176103,c=0.661913804317663,g=0.001703429644207,e=0.011006634901720i=3x=0.23356293