油井产量计量系统及计量罐单元设计毕业论文.doc

辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文）油井产量计量系统及计量罐单元设计毕业论文 1 绪 论1.1. 油井产量计量技术现状 油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要任务，对油井产量精确、及时的计量，对掌握油藏情况，制定生产方案，具有重要的指导意义。目前国际上各油田采用的油井产量计量办法主要有玻璃管量油孔板测气、翻斗量油孔板测气、两相分离密度法和三相分离计量办法等。随着技术的进步，油田越来越需求功用强、自动化程度高的油井计量设备以提高油田的管理水平。 1.1.1原油的测量方法（1）玻璃管液面计量油是在油气分离器上安装1根与分离器构成连通管的玻璃管液面计，分离器内一定质量的油将水压到玻璃管内，根据玻璃管内水上升的高度与分离器内油量的关系得到分离器内油的质量，由此测得玻璃管内液面上升一定高度所需要的时间，即可折算出油井的产量。玻璃管量油是国内各油田普遍采用的传统方法，约占油井总数的90%以上。该方法的优点是装备简单、投资少，缺点是人工操作自动化水平低、原油经常会附着在玻璃管内壁上，造成读数困难。由于采用间歇量油的方式来折算产量导致原油系统测量误差较大。另外在高含水期特别是在特高含水期，对于气液比低的油井计量后的排液十分困难，给计量操作造成很大不便。（2）电极量油是在玻璃管液面计量油的基础上，在规定的量油高度上下界限各安装1个电极，当水上升到下电极时，计时电表接通开始计时，水上升到上电极时电表切断停止走动，记录水位升高的时间，则可按照玻璃管液面计量油的方法计算出油井的产量。（3）翻斗量油装置主要由量油器、计数器等组成，一个斗装满时翻倒排油，另一个斗装油。这样反复循环来累积油量，这种量油装置结构简单，具有一定计量精度。 1.1.2天然气的计量方法（1）气体流量计测气。随着技术的发展，气体流量计在天然气测量中的应用越来越多，常用的有气体涡轮流量计、旋进旋涡流量计、气体涡街流量计、罗茨流量计等。气体涡轮流量计、旋进旋涡流量计、涡街流量计是速度式流量测量仪表。气体涡轮流量计主要由涡轮导流器、磁电转换器等组成，具有精度高、重复性好、反应快、测量范围宽等优点。缺点是运动部件容易磨损从而影响测量的精度。涡街流量计是基于“卡门”涡街原理研制成的一种流量计，在管道中插入一个旋涡发生体，当管道中有流体流过时，在旋涡发生体的两侧将交替产生旋涡，在下游交替排列的旋涡列被称为涡街。单位时间内通过某一点的涡街的数量与流体的流速成正比，涡街由压力传感器检测，检测得到的微弱电信号经处理，转换为流量进行显示或者远传。 旋进旋涡流量计工作原理：进入流量计的流体通过旋涡发生器产生旋涡流，旋涡流在文丘里管中旋进，到达收缩段突然节流使旋涡流加速，当旋涡流进入扩散段后，因回流的作用强迫进入旋进式二次旋转。旋涡流的频率与介质速度成正比并且为线性关系。由压力传感器检测，检测的微弱电信号经处理，可转换为流量信号。 旋进旋涡流量计和涡街流量计都具有结构简单、准确度高、测量范围大、无机械可动件、安装使用方便、不受介质的密度、粘度等影响的优点。 气体罗茨流量计是一种容积式流量计，计量精度较高，适用于精密的体积测量。广泛用于贸易和精密储运计量管理，但是在油井计量中分离出的天然气含有较多的液滴，这会影响流量计转动机构的润滑，容易出现卡堵事故，所以一般不宜采用此类流量计。 （2）孔板测气是传统的气体计量方法。用节流孔板与波纹管压差计配套进行测量，根据气体流经孔板节流时前后的压差来计算气体流量，这种计量方法装置结构简单、安装方便，但量程较小，计量精度受孔板加工安装精度的影响。 （3）分离器排液测气。在计量用油气分离器量完油以后，关闭分离器的天然气出口阀门，根据排液的时间计算天然气的产量。这种方法不需要专门的测量装置，原理简单，但操作工作量大、且精度不高。 1.1.3原油含水率的测定 按原油乳状液的类型、含水率的高低和计量自动化的程度，可采用仪表在线连续测定或人工取样测定原油含水率。 (1)仪表在线连续测定。在原油管线上安装在线含水分析仪表，目前在油田上使用的原油含水分析仪按原理大致可分为直接测量法和间接测量法两类。 直接测量法包括电容法、微波法、超短波法等。此类原油含水分析仪表是根据乳化原油电化学特性不同，测量中，低含水原油连续相的乳化原油的电导率，当未出现油水转相时，其含水率的测量可以控制在3. 0%以内。当含水原油有明显的游离水出现时，这类原油含水分析仪只有与二相分离器配套使用，将游离水除去后方可以使用。 电容法测量低含水原油的含水率多采用同轴桶形电容传感器，利用原油乳化液的介电常数与含水率有关的原理来实现对原油含水率的测量。微波法依据原油和水对微波的吸收程度不同检测油水混合液的含水率。超短波法包括g射线和c射线吸收法，当射线穿过物质时射线强度会发生衰减，由于原油和水对射线的吸收系数不同，通过测量射线强度就可以计算出油水混合液的含水率。 间接测量法包括振动管式液体密度计、放射性测密度法等。此类原油含水分析仪表用实际生产中某区块纯油、纯水的密度值相对稳定的特点，测量含水原油的密度，通过计算间接测得含水率。该方法在理论上可用于0 100%的原油含水率的测量范围，并且不受油水转相的影响，从而避免了高含水原油由于油水转相的不确定性造成的不可控的原油含水率测量准确度，其含水率测量误差可以控制在1. 0%以内。（2）人工取样测定。操作人员取一定数量的油样，使用蒸馏法、电脱法等测定油样的含水量，从而获得油井的含水量参数。这是目前国内油田采用的主要检测方法，人工采取油样具有随机性、代表性不强、增大了原油含水率测量的误差。1.2其他计量方法 1.2.1软件计量方式 （1）液面恢复法(动液面法)。根据试井理论，油井关井后，液面上升率起初与关井时间成正比.然后越来越慢。动液面法就是利用这个理论，采用井口回升记录仪测量油井停产时及开井生产一段时间后油井油、套管环形空间内的液位高度，根据静液面和动液面的高差，求得单位时间内进入井内的产液量。（2）示功图法。从理论上讲，示功图可以表示每次抽油的产液量。深井泵的示功图直接反映泵的工作情况，反映泵内流体的充满程度。因此，用仪器采集每个冲程的功图数据，根据功图数据的变化，分析每个冲程中泵内液体的充满程度，把泵筒作为计量容器，计算出每个冲程的抽汲量，即可折算单井的产液量。式(1-1)可以算出油井产液量。 （1-1）式中 Q油井产量； 混合液密度；B体积系数；D泵径； S有效冲程； n抽油机的冲次。 液面恢复法和示功图法适用于密度大，产量低的油井，其配套设施少，计量方法简单。缺点是对于间歇出油、气量较大的油井使用效果不理想，在技术上还有待继续提高。 1.2.2静态计量方式 拉油的油井可采用静态计量方式，即采用计量分离器、高架油罐或槽罐容器计量，这几种计量方式的原理是通过仪器或人工测定在一定时间内流入容器的油井产物的体积变化量来计算油井的产量，这种计量方法简单，投资少，但自动水平低，计量误差较大，一般应用在油井比较分散，对计量精度要求较低的场所。 1.2.3多相流量计的计量方式 20世纪末国内外研制开发的多相流量计可同时计量管道内油气水流量，无需将油井产物通过分离器分成气液两相后进行计量，是油井产量计量技术的发展方向。典型的测试方法:相关法、容积法、孔板节流法、激光多普勒法等。 由于油井采出液中的油气水一般不是均匀混合的，它们以不同的速度流动形成复杂的流态，目前多相流量计对复杂井流的适应性不强，计量精度不高，并且仪表价格昂贵，使得多相流量计的使用范围受到了很大的限制。但是由于其占地而积小、自动化水平高、可移动计量等有很大的优越性，将是未来油井产量计量技术的发展方向。1.3本次设计任务、过程与步骤查找相应设计资料并仔细研读，全面了解和掌握目前油井产量计量技术现状及水平，完成本次设计的总体测量方案的论证与分析，阐述其计量原理及过程，根据给定的技术参数完成计量罐单元的设计及详细计算，掌握容器设计过程，同时要完成规定的外文资料翻译，最后编写设计任务书。 2 称重式油井自动计量装置总体设计2.1 计量要求的参数指标设计压力： 工作压力：设计温度： 工作温度：腐蚀余量： 焊缝系数（筒体/封头）：筒体内径： 筒体长度：3374介质：原油2.2 计量原理与总体方案论证 2.2.1 计量原理如图2-1所示，翻斗式计量料斗装置是由两个对称布置的独立料斗组成，两个料斗各自的回转轴通过双料斗支座与整体回转轴相连。两个翻斗上各安装有一个称重传感器，以测量翻斗和其中油的重量。整个翻斗式计量料斗装置安装在计量罐内部。翻斗式称重计量采用称重的方式对流经计量罐的原油进行计量，解决了由于原油表面张力较大，普通的油气分离难以分离干净而导致在线流量计计量误差较大的问题。 图2-1翻斗计量原理图 要计量的目标油井中的原油经多通阀后，由计量罐顶端的原油入口管路进入计量罐，经计量罐上部的锥形分离器进行油气分离，液相进入下部的收集盘并经缓冲后流入翻斗（右料斗工作）。当原油不断流入右料斗时，其重量不断增加，当增加到一定量时，平衡被破坏，左右料斗围绕轴心翻转，右料斗下降，左料斗开始上升并对原油进行计量，右料斗开始泻油。这样左右料斗不断轮流工作，对原油计量。在一定时间内计算出左右料斗翻转的次数，即可得到该口油井在这一时间的产量。如果油井工作状态稳定，其它时间（未计量时间）产量与该产量必有一个对应关系。假设计量装置对12口油井进行循环计量，在24小时内轮流计量1次，则每口井可以计量2小时。一口井2小时产量得到后，就可以计算出一天24小时的产量。假设24小时对12口井循环计量2次，每口井计量1小时，这样对2次计量值进行平均，得到1小时的产量，也可以计算出一天24小时的产量。显然后一种循环计量方式得到的油井产量精度要高于前一种循环计量得到的油井产量精度。由于翻斗装置是由对称的两个独立料斗组成，在其中一侧料斗中流体质量达到一定数值时，装置发生翻转，同时另一侧的料斗开始继续进料，两个料斗如此循环工作。翻斗倒出的油在气体的压力与输油泵的作用下流入输油管线，并与其他管线进油一起进入储油罐。在整个称量过程中，每次料斗翻转称重传感器在进油前及翻转瞬间各有一个读数，其差值为翻转一次的称油量，将这些差值加和起来即可得到累计流量，即为规定测量时间的当前产量。这种称量技术可以实现连续计量和对测量的自动控制，而且计量精度可以达到。 2.2.2 总体方案论证计量装置由多通阀、计量罐、气体流量计、加热源、泵、PLC控制器以及工控机组成，如图2-2所示。计量罐是计量装置的主体部分，它由罐体、分离器、翻斗、称重传感器、液位计、加热盘管等主要部件构成，其最核心的部件是计量料斗(其中称重传感器是本装置的核心部件)。多通阀的作用是从多路进油管线中，选中所要求计量的某口油井进油管线，由计量罐顶部的入口管线进入计量罐进行称重计量。气体流量计用来测量计量罐中分离出来的气体流量。加热源是给原油加热，使罐体底部原油维持一定的温度，保证原油的流动性。泵用来保证计量罐底部的液位保持在一定高度，使原油中被分离出的气体从罐体上部出口流出。PLC控制器与计算机组成控制系统，接受传感器输出的信号，并控制多通阀、泵、加热源等，以达到自动控制计量的目的。图2-2 计量装置组成2.3 计量公式与精度分析翻斗翻转的条件是：.(2-1)、分别为右斗与左斗中原油质量(如图2-1)，本设计流量约为：，料斗翻转频率 ，考虑稠油的粘度，翻斗中会残留一定量的原油，而且这个残留量是动态变化的，增加残留量意味着的增加，因此也是动态变化的。本设计中、由传感器直接测量的结果换算得到，所测量的量中已经包括了挂壁原油的重量，所以无需再单独考虑原油挂壁的影响。3 计量罐的设计3.1 计量罐总体结构设计与计算3.1.1 基本设计参数设计压力：; 工作压力：;设计温度：; 工作温度：;腐蚀余量：; 焊缝系数（筒体/封头）：1；筒体内径：； 筒体长度：3374；介质：原油3.1.2 筒体尺寸计算与材料选择（1）筒体材料选择： 筒体是计量罐的外壳。常见的筒体是由等直径，等壁厚的圆筒和作为头盖和底盖的椭圆形封头所组成。筒体除满足工艺条件（如温度、压力、直径和高度等）下的强度、刚度外，还应考虑风力，地展、偏心载荷所引起的强度、刚度问题，以及吊装、运输、检验等的影响。设计材料的选择主要依据有设计温度，设计压力，介质特性和操作特点这几个使用条件决定，按化学成分分，压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。 压力容器用钢主要有两类，一类是碳素结构钢，如Q235-C钢板，10，20钢钢管，20，35钢锻件；另一类是压力容器专用钢板，如20R，20R是在20钢基础上发展起来的，主要是对硫磷等有害元素的控制更加严格，对钢板的表面质量和内部缺陷的要求也很高，这类钢强度较低，塑性和可焊性较好，价格低廉，故常用于常压或中低压容器的制造，也用于支座，垫板等零部件的材料。 低合金钢：是一种低碳合金钢，合金元素含量较少（总量一般不超过3%）具有良好的综合力学性能。 高合金钢：石油化工设备中设用的高合金钢主要指不锈钢和耐热钢。高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢。根据GB66541996压力容器用钢板，GB150钢制压力容器选择16MnR计算。表3-1压力容器用钢钢号钢板标准使用状态厚度mm常温强度指标在下列温度下的许用应力，2010015020025030035040016MnRGB6654热轧正火61651034517017017017015614413412516364903251631631631591471341251193660470305157157157150138125116109（2）筒体尺寸计算：=1.7Mpa =1600mm=200 =1.00查GB150得16MnR在200下，厚度为616mm。由钢制压力容器厚度计算公式得：设计温度下圆筒的计算厚度按下式计算，公式的适范围：Pc0.4设计要求符合该公式适用条件，所以=8.04mm.(3-1)设计厚度：=+=9.04mm名义厚度：=+=10mm检查：=10mm，无变化，所以名义厚度为10mm设计温度下圆筒的最大允许工作压力为：=1.91Mpa.(3-2) 3.1.3 封头设计压力容器封头的种类较多，分为凸形封头、锥壳、变径段、平盖及紧缩口等，其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头和球冠形封头。采用什么样的封头要根据工艺条件的要求、制造的难易程度和材料的消耗等情况来确定。本设计采取的是椭圆形封头，所以只对椭圆形封头进行详细描述。椭圆形封头是由半个椭球面和短圆筒组成。直边段的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝出现径向曲率半径突变，以改善焊缝的受力情况。由于封头的椭球部分经线变化平滑连续，故应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中、低压力容器中应用最多的封头之一。设计温度下球壳的计算厚度按下式计算，公式的适范围：Pc0.6设计要求符合该公式适用条件，所以 .(3-3) =8.02mm （标准椭圆形封头K取值1）设计厚度：=+=9.02mm；.(3-4)名义厚度：=+=10mm。.(3-5)3.1.4 强度计算与水压试验水压试验计算式其中：压力容器设计压力 耐压试验压力 耐压试验压力系数，对水压试验=1.25 设计温度下材料的许用应力 试验时容器壁金属温度下材料的许用应力 筒体的薄膜应力液压试验时应满足：有效厚度 =8.7mm水压试验：=2.125.(3-6)=196.46Mpa .(3-7)=310.5Mpa 水压试验合格3.2 开孔补强图3-1 开孔方位图表3-2 开孔接管与法兰 名 称 数量PNDN法兰型式密封面型式油气出口、安全阀口15.080SO紧急泄压口15.080SO紧急排泄口15.0150970SO压差计测口15.050970SO电机轴口15.0200970SO罐顶压力测口15.050970SO罐顶温度测口15.050970SO调试观察口15.0250970SO人孔15.05001080SO力传感器出线孔15.0200970SO盘管入口15.050970SO盘管出口15.050970SO原油出口15.0501200SO排污口15.080SO罐底温度测口150970SO压差计测口15.050970SO罐底压力测口15.050970SO浮子调节器出口15.0250970SO(1)人孔补强：人孔一般都是为了安装，检修检查的需要而设置的。根据HG21514-21535钢制人孔和手孔、HG/T21517-2005，该人孔选择回转盖带颈平焊法兰人孔，公称直径DN500 (RF)。开孔方位如图3-1。 补强判别：根据过程设备设计表4-15，允许不另行补强的最大接管外径为=89。本开孔公称外径为500，故需要另行考虑补强。 补强计算方法判别：开孔直径本开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。 开孔所需补强面积：先计算强度削弱系数，接管有效厚度 .(3-8) 开孔所需补强面积计算按式（3-9）计算 .(3-9)=5198.2有效补强范围：有效宽度按下式确定取大值，所以外侧有效高度按式（3-10）计算：取较小值 .（3-10）所以内测有效高度按式（3-11）计算取较小值 .（3-11）所以有效补强面积筒体有效厚度筒体多余金属面积按式（3-12）计算.（3-12） = =接管计算厚度 .（3-13） =接管多余金属面积按式（3-14）计算.(3-14) =接管区焊缝面积.（3-15）所需另行补强面积 .（3-16） =拟采用补强圈补强补强圈设计 根据公称直径DN500选择补强圈，参照补强圈标准JB/T 4736取补强圈外径 。因，所以补强圈在有效补强范围内。 补强圈厚度为：根据JBT4736-2002人孔坡口：图3-2有补强结构的坡口焊接方法：全熔透 （2）观察孔：一般都是为了观察设备的运行而设置的。根据GB-T9115.1-2000平面、凸面对焊钢制管法兰、HG21514-21535、HG/T21517-2005，观察孔公称直径DN250 RF（型）。 补强判别：根据过程设备设计表4-15，允许不另行补强的最大接管外径为=89。本开孔公称外径为2736，故需要另行考虑补强。 补强计算方法判别：开孔直径本凸形封头开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。开孔所需补强面积，先计算强度削弱系数，接管有效厚度： .(3-17) 开孔所需补强面积计算按式（3-18）计算 .(3-18)=2146.1有效补强范围有效宽度按下式确定取大值，所以外侧有效高度按式（3-19）计算：取较小值.（3-19）所以内侧有效高度按式（3-20）计算取较小值.（3-20）所以 有效补强面积：筒体有效厚度筒体多余金属面积按式（3-21）计算. .（3-21） = =接管计算厚度： .（3-22） =接管多余金属面积按式（3-23）计算：.(3-23) 接管区焊缝面积.（3-24）所需另行补强面积： .（3-25） =拟采用补强圈补强补强圈设计 根据公称直径DN250选择补强圈参照补强圈标准JB/T 4736，取补强圈外径 。因，所以补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度为：焊接结构根据JBT4736-2002观察孔坡口：图3-3 观察孔坡口（3）公称直径DN=200 (力传感器出线口)开孔补强计算 根据GB-T9115.1-2000平面、凸面对焊钢制管法兰，HG21514-21535，HG/T21517-2005，观察孔公称直径DN200 RF（型）。 补强判别：根据过程设备设计表4-15，允许不另行补强的最大接管外径为=89。本开孔公称外径为，故需要另行考虑补强。 补强计算方法判别：开孔直径本凸形封头开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。开孔所需补强面积，先计算强度削弱系数，接管有效厚度： .(3-26) 开孔所需补强面积计算按式（3-27）计算 .(3-27)=1927有效补强范围:有效宽度按下式确定取大值，所以外侧有效高度按式（3-28）计算：取较小值.（3-28）所以内测有效高度按式（3-29）计算取较小值.（3-29）所以 有效补强面积：筒体有效厚度筒体多余金属面积按式（3-30）计算.（3-30） = =接管计算厚度： .（3-31） =接管多余金属面积按式（3-32）计算：.(3-32) 接管区焊缝面积.（3-33）所需另行补强面积： .（3-34） =拟采用补强圈补强补强圈设计 根据公称直径DN200选择补强圈，参照补强圈标准JB/T 4736取补强圈外径 。因，所以补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度为：焊接结构：V型坡口，全熔透根据JBT4736-2002 ,DN200的接管坡口：图3-4 DN200坡口(4)公称直径DN=150（紧急排泄口、原油出口）开孔补强计算 根据GB-T9115.1-2000平面、凸面对焊钢制管法兰，HG21514-21535，HG/T21517-2005观察孔公称直径DN150 RF（型）。 补强判别：根据过程设备设计表4-15，允许不另行补强的最大接管外径为=89。本开孔公称外径为，故需要另行考虑补强。 补强计算方法判别：开孔直径本凸形封头开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。开孔所需补强面积，先计算强度削弱系数，接管有效厚度： .(3-35) 开孔所需补强面积计算按式（3-36）计算 .(3-36)=有效补强范围 有效宽度按下式确定取大值，所以外侧有效高度按式（3-37）计算：取较小值.（3-37）所以内测有效高度按式（3-38）计算取较小值.（3-38）所以 有效补强面积筒体有效厚度筒体多余金属面积按式（3-39）计算 .（3-39） = =接管计算厚度： .（3-40） =接管多余金属面积按式（3-41）计算：.(3-41) 接管区焊缝面积.（3-42）所需另行补强面积： .（3-43） =拟采用补强圈补强补强圈设计 根据公称直径DN150选择补强圈参照补强圈标准JB/T 4736取补强圈外径 。因，所以补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度为：焊接结构：V型坡口，全熔透根据JBT4736-2002 ,DN150的接管坡口：图3-5 DN150 坡口(5)根据过程设备设计表4-15，允许不另行补强的最大接管外径为=89。所以DN80、DN50接管不需要补强。3.3 接管、法兰与人孔的设计选型(1)人孔D=500mm，查人孔标准，选DN500 PN1.6 (TG)法兰：查法兰标准，采用回转盖带颈平焊法兰，螺栓个数及尺寸，查螺栓螺母标准：表3-3 人孔螺栓螺栓螺母 螺栓螺柱螺母螺柱 数量直径长度 数量直径长度 2020403.4 其他部件的选型3.4.1 安全阀、观察孔(1)观察孔D=250mm查观察孔标准，选DN250（TG）法兰：查法兰标准，采用带颈平焊法兰，螺栓个数及尺寸，查螺栓螺母标准：表3-4观察孔螺栓螺栓螺母 螺栓螺柱螺母螺柱 数量直径长度 数量直径长度 121224(2)安全阀根据HG21514-21535该观察孔选择DN80，允许不另行补强的最大接管外径为=89。所以安全阀不需要补强。图3-6 无补强结构的坡口图根据JB1580-75，焊接标准无补强部分的坡口焊接方式为全熔透。3.4.2 支座设计估计罐体总重估算：为筒体，封头质量 2500kg为筒体内件、附件、平台、扶梯、接管法兰质量 3500kg为保温层质量 300kg为物料质量 200kg(1)支座的选用：由GBT4712.42007容器支座，容器内径高度选择，该部分试用条件：公称直径DN8001200mm；圆筒长度与公称直径之比5；容器总高度10m。选用B系列支座，得到尺寸：表3-5支座尺寸允许载荷公称直径高度 底板 钢管 垫板2501600350 210161594.52208 地脚螺栓 支座质量 高度上限 规格1050 13.8 75023524M20(2)支撑式支座实际承受载荷计算支撑式支座载荷近似按下式计算：.(3-44)式中：支座承受的载荷; 支座的安装尺寸;重力加速度； 偏心载荷；水平力作用点至底板的高度； 不均匀系数；设备总重量； 支座数量；水平力； 水平地震力； 地震影响系数；水平风载荷； ；容器外径； 风压高度变化系数；表3-6 对于B类地面粗糙度取值设备质心所在高度 10 15 20 1 1.14 1.25设备总高度； 10m高处的基本风压值；基本偏心距；B型支座的计算：计算支座承受的真实载荷估算设备质量=6500Kg地震载荷=7644N=4548.38N为与之间的较大值所以=8781N=1600mm取3个支座，即=3.(3-45)=33.3,所以满足支座本体允许载荷的要求封头有效厚度由表B.5查得 =117.9kn,所以3个B3支座能够满足封头允许垂直载荷的要求。3.5 焊接工艺罐体与封头的焊接：查焊接标准SH-T3520-2004、JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定、JB/T47092000钢制压力容器焊接规程压力容器上焊缝接其受力性质可分为受压焊缝和受力焊缝，受压焊缝为承受因压力而带来的作用的焊缝，而受力焊缝则承受非压力（如支撑力、重力等。）而产生的力作用的焊缝。对接焊缝试件合格的焊接工艺亦适用于角焊缝、，其含意为既适用于受压角焊缝焊接工艺时，才可仅采用角焊缝试件。进行焊接工艺评定时，不管压力容器是由何种形式的焊接接头构成，只看是何种焊缝隙形式连接。只要是对接焊缝连接则取对接焊缝试件，只要是角焊缝连接则取角焊缝试件。角焊缝主要承受剪切力，JIS B82701993压力容器中规定剪切应力最大值为基本许用力的80%，所以，对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于焊件角焊接。根据GB/T51171995碳钢焊条GB/T9831995碳钢焊条GB/T51181995碳钢焊条采用碳钢焊条，牌号J553 碳钢焊条。钢制压力容器与封头焊接采用对接全熔透。坡口为V型坡口。该压力容器为常压压力容器，所以环焊缝采用埋弧焊。纵焊缝采用埋弧焊。3.6 密封设计罐体与法兰的密封（1）主要渗漏途径垫片本身毛细管的渗漏为渗透渗漏，垫片与压紧面之间的渗漏为界面渗漏，界面渗漏是渗漏的主要途径。（2）密封分类强制密封靠螺栓产生的密封比压，用于中低压自紧密封根据结构特点，介质压力越大，密封比压也越大。用于高压的恶劣环境。（3）影响密封性能的主要因素螺栓预紧力：通过预紧产生垫片比压力，形成初始密封比压。但预紧力过大会使垫片损坏。垫片性能：有适宜的形变及良好的回弹能力。至今，垫片的性能根据比压力判断。（4）压紧面质量压紧面形状和粗糙度与垫片相匹配，不允许有径向划痕。（5）法兰刚度法兰刚度不足引起形变泄露，增大法兰盘厚度可提高法兰刚度。（6）操作条件主要指压力、温度、介质性能，其中尤以温度影响大。高温下，介质对垫片溶解和腐蚀加剧，同时蠕变使密封系统产生应力松弛。温度若为波动，会产生疲劳。（7）垫片选择：板材裁制式垫片：橡胶板、橡胶石棉板、石棉纸板与塑料板。包合式垫片：在石棉的外面包上黑铁皮或铜等金属。使垫片具有耐高温防腐蚀的同时强度较高。缠绕式垫片：以钢带与石棉板或橡胶石棉板相间缠绕而成。防腐蚀好，用于较高温度（600）和压力（）的场合。金属垫片：金属垫片强度高，耐热好。常用金属垫片有铁、钢、合金钢、铜、铝、镍等。其中铝垫片应用较广泛。（8）螺栓设计:螺栓设计主要是根据所需预紧力的大小，计算螺栓载荷、直径和个数等。预紧力、载荷、轴向力计算后，根据法兰结构和使用场合，选择法兰类型、焊接方式。4 自动计量装置中计算机数据采集系统设计4.1 计算机数据采集系统方案比较与选择4.1.1基于ARM和CPLD的高速数据采集(1)系统方案 整个数据采集系统如图4-1所示。数据采集系统首先对采集的信号进行前端处理，如信号放大、滤波等预处理。采用的CPLD器件实现整个系统的控制逻辑，它控制着采集通道的切换、A/D转换的起/停、转换后的数据存放在存储单元的地址发生器、产生中断请求以通知ARM读取存放在存储器中的数据，由ARM微处理器进行快速的处理和传输。(2)系统工作流程数据采集器置于被监控的设备处，对传送过来的模拟信号进行信号调理，LPC2214启动系统数据采集，CPLD控制器输出一个脉冲给A/D转换器的CLK端，使其开始A/D转换，同时将CPLD内部地址发生电路产生的地址信号经地址选择器直接送到存储器，A/D转换器所采集到的数据经数据总线直接输入到存储器中保存。由于采样频率高，用CPLD控制器将采样数据存储到两路同步动态存储器（SDRAM）中。CPLD控制器先把采集到的数据存储到A路SDRAM中。 等数据写满A路存储器SDRAM后，由CPLD控制器器件引起LPC2214外部中断，LPC2214进入中断处理程序，读取SDRAM中的数据，并进行处理，同时CPLD控制器将接下来采集到的数据存储到B路SDRAM中, 等存储器B数据装满后，CPLD器件引起LPC2214外部中断，LPC2214进入中断处理程序，读取B路SDRAM中的数据，并进行处理，如此循环下去，完成数据的接收和传输并行。 ARM微处理器只控制数据采集的启动和对采集到的数据进行快速处理和传输，在数据采集的过程中，ARM微处理器不对采集通道进行任何控制，完全由硬件自动实现数据采集的全过程，实现了高速数据采集的目的。(3)优势及特点 ARM和CPLD的高速数据采集系统可以使系统的稳定性、实时性得到保证，实时操作系统将应用分解成多任务，简化了应用系统软件的设计；采用CPLD控制器器件集成了电路的全部控制功能，摆脱了单纯用由微控制器为核心的数据采集系统时的速度瓶颈，极大提高了数据采集速度。整个系统具有速度高、实时性好、抗干扰能力强、性价比高等特点。 图4-1 数据采集系统框图4.1.2基于LabVIEW和PCI-5124的数据采集LabVIEW是一种基于图形语言编程的可视化软件开发平台，数据库丰富、调试方便，开发界面简单，界面风格与传统仪器相似。类似于C、BASIC等编程语言。LabVIEW为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，还提供强大的后续数据处理能力，交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具。用户可以高效、快速地编写出相应的应用程序，自行设计仪器驱动程序，完成诸如数据采集、数据处理、数据显示以及仪器控制和通信等多种功能。在较高性价比的条件下，降低系统开发和维护费用，缩短技术更新周期。与传统数据采集仪器相比，该系统具有性价比高、开发时间短、通用性强、数据处理准确简单、只需了解和掌握其驱动程序的功能，就能利用LabVIEW进行数据程序的开发和运用，这将成为未来数据采集发展的趋势。由上面的设计系统对比可知：基于PCI-5124的数据采集系统设计可以满足于本设计的要求，所以采取工控机与PLC两级方式进行数据采集。4.2 基于工控机与PLC结构的数据采集系统翻斗式多油井测量装置监控系统采用上下位机数据采集和监控。上位机监控画面采用紫金桥监控组态软件6.1，在Windows XP系统中进行开发。上位监控软件实现了下述功能：以主画面的形式对工作状况进行实时监控，使用曲线图来表示参数的变化，实时曲线监测和历史曲线查询，生成产量实时报表和历史报表(包括日报表和月报表)，对生成记录数据进行打印。此外，针对不同的操作人员，设有设置系