正文联合站游离水脱除器控制系统自控工程设计

1、目 录 第 1 章 控制工艺流程图.1 1.1 工艺过程简介.1 1.2 游离水脱除器控制工艺流程图.1 第 2 章节流装置的计算机辅助设计计算.3 2.1 概述.3 2.2 程序框图.4 2.3 计算实例.5 第 3 章调节阀的选型和口径计算.8 3.1 调节阀的选型.8 3.2 调节阀口径计算.8 3.3 计算实例.9 结论与体会.11 参 考 文 献.12 附 录.13 自控工程课程设计 1 第第 1 1 章章 控制工艺流程图控制工艺流程图 1.11.1 工艺过程简介工艺过程简介 油田联合站是一个集输油、脱水、污水处理、注水等功能的大型联合站。担负油田 采油厂的油脱水、成品油外输、脱后污

2、水处理及清、污水回注，日处理液数千立方米， 外输油几千吨，污水处理及回注几千立方米。工艺上要求从输油、脱水、原油外输到污 水处理及回注全部采用密闭管理。 油田联合站主要分为：站级主控岗、输油岗、脱水岗、计量岗、注水岗及污水岗。 外来转油站来液首先进入计量岗计量流量和含水，再由计量岗输向输油岗，然后由 输油岗的油离水脱除器等工艺设备进行初步的油、水和天然气的分离，再将初步净化后 的含水油输至脱水岗，在脱水岗的电脱水的作用下进一步油水分离，此时净化后油作为 成品油再由输油岗输送至附近的油库。 经过输油岗和脱水岗的工艺设备分离出来水输送至污水岗，进行污水处理，处理后 的水再送至注油岗，由注水岗的高压

3、注水电机将水回注到地下，以维持地下压力平衡。 控制岗位设为：输油岗控制管理系统、脱水岗控制管理系统、注水岗控制管理系统、 站级主控管理系统和厂级管理系统。 输油岗控制管理系统、脱水岗控制管理系统、注水岗控制管理系统要求对本岗的工 艺设备实现自动调节、实时监测、实时报警信息、在线监视修改参数、报表打印归档、 记录受控信号的历史趋势曲线、泵的启停时间和运行时间等功能。 站级主控管理系统负责将全站的生产数据，生产状态进行汇总，统一进行生产监控 分析。并利用油田局域网将数据上传至厂级管理系统，进而实现全厂生产数据共享 油田高含水原油游离水脱除器，由壳体、预分离筒、折流板、聚结床、出气筒、集 油槽、调节

4、器、集水筒、液面自动调节阀、出水管、冲砂管和集砂斗组成。其特征是壳 体呈卧式圆筒形，两端是半椭圆形封头，预分离筒在左封头的前面从壳体顶部垂直插入 壳体内，在其前面下内侧部设有对称两根冲砂管，在冲砂管前面的中下部横断面设有折 流板，其下壳体上设有集砂斗，在折流板的前面设有聚结床，聚结床前面筒体设为沉降 室，在沉降室下内侧部对称设有冲砂管，其底部壳体上设有集砂斗，其前顶部设有出气 筒，在其前面壳体内上部断面设有收油槽，其前面设有调节器和设在其下的集水筒，其 所在的壳体部分设为水腔，在右封头体的中心处设有自动调节阀，水腔下部设有出水管。 游离水脱除器的作用就是除去各中转站传输到联合站原油中的污水，然

5、后使净化后的水 输到附近的油库和化工厂。 1.21.2 游离水脱除器控制工艺流程图游离水脱除器控制工艺流程图 自控工程课程设计 2 图 1-1 工艺流程 自控工程课程设计 3 第第 2 2 章章 节流装置的计算机辅助设计计算节流装置的计算机辅助设计计算 2.12.1 概述概述 gb/t2624-93 全称为流量测量节流装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的 流体测量 。国内的压差流量计经历了仿制、统一标准设计和自行设计等阶段：我国 1959 年由国家推荐的苏联 27-54 规程作为我国的暂行规程。1993 年 2 月 3 日由国家技术监督 局批准 gb/t2624-93 代替 gb2624

6、-81，1993 年 8 月 1 日实施。该标准第一次等效采用 iso5167（1991）与国际接轨，标志着我国现行的标准节流装置，在推广采用国际标准上 的研究成果、提高测量精度方面，以取得了突破性的进展。 gb/t2624-93 主要特点有： 以流出系数 kv 代替流量系数 ；kv 值的计算中的 降阶计算由原流量系数 0 计算中的最高阶 20 降至流出系数 kv 计算中的最高阶 8 次幂。 提出 5 种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。 提出迭代计算方法，给出计算机计算程序框图。 差压上限不再计算，而要由用户自行选定，要求设计者有更多的经验。 自控工程课程设计 4 2.22.2 程序框图

7、程序框图 图 2-1 标准节流装置程序框图 自控工程课程设计 5 2.32.3 计算实例计算实例 表 2-1 标准节流装置设计计算任务书 序号项 目符 号单 位数 值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 已知条件： 被测介质名称 被测介质温度 被测介质压力 管内径（20下实测） 节流件形式 取压方式 工作状态下密度 工作状态下粘度 最大流量 相对湿度 t p d20 q mpa m kg/m3 pa.s m3 /h 天然气 30 0.22（绝） 0.363 孔板 法兰 0.97 0.0000112 8300 100% 节流件材料选，其热膨胀系数为 0.0000166；管道材料为 20#钢

8、，其热膨 tinicr9181 胀系数为 0.00001116。 1.辅助计算 (1)求工况下管道直径 20 120 d ddt =0.363 )2030(000011 . 0 1 =0.36304m 管道内径（下实测值） 20 d 20 c 管道材料热膨胀系数 d 被测介质温度 t (2)求雷诺数 4 m ed g r d 0112 . 0 36304 . 0 3600 1000830097 . 0 4 700656.5203 最大质量流量 m g 自控工程课程设计 6 工作状态下粘度 (3)求 2 a 0.01mpa p 2 2 ed r a dp =0.1551915 97 . 0 10

9、01. 0236304 . 0 3700656.5200000112 . 0 6 2.初值计算 (1)求 1 设：=0.6，=1 0 c 令 2 1 0 a x c =0.2586525 又= 0.5004 1 25 . 0 2 1 2 1 1 x x (2)求 1 c c1 = 0.5959+0.031212.10.184018 =0.6 (3)精确度判断 1211 axc =0.15519150.2586525 0.6 1 =0.000000002 =1.2887e-8 达到了精度要求，无需迭代。 1 1 2 |e a 3计算结果 ， 1 0.5004 1 0.6cc 求得：、 dd 0.

10、363 0.5004 0.1816452 m 自控工程课程设计 7 181.6452 mm 求 20 d 20 120 d d d t 181.6452 1 0.000012 3020 181.62340519 得： 20 181.62340519dmm 第第 3 3 章章 调节阀的选型和口径计算调节阀的选型和口径计算 3.13.1 调节阀的选型调节阀的选型 调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号， 借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行 自控工程课程设计 8 机构使用的动力，调节阀可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空

11、气为动力源的气 动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质(如油等)压力为动力的电液动调节阀， 另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节 阀的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通用的， 既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其它执行机构匹配。 (1)从使用功能上选阀需注意的问题 调节功能 泄漏量与切断压差 防堵 耐蚀 耐压与耐温 重量与外观 (2)综合经济效果确定阀型 高可靠性。 使用寿命长。 维护方便，备品备件有来源。 产品价格适宜，性能价格较好。 (3)调节阀型式的优选次序 根据上述观点，特提供调节阀的优选次

12、序如下： 全功能超轻型调节阀蝶阀套筒阀单座阀双座阀偏心旋转 阀 球阀角形阀三通阀隔膜阀。 在这些调节阀中，我们认为应该尽量不选用隔膜阀，其理由是隔膜是一个极不可靠 的零件，使其隔膜阀也成为了可靠性差的产品。 3.23.2 调节阀口径计算调节阀口径计算 调节阀的口径选择是由调节阀流量系数 c 值决定。流量系数 c 的定义为：在给定的开 度下，当调节阀两端压差为 0.1mpa，流体密度 1时，流经调节阀流体的体积流量 3 g cm 数即位在该开度下流量系数，其单位为。同理，在上述条件下，在调节阀最大开度 3 m h 下流经调节阀流体的体积流量数即位最大开度下的流量系数。该流量系数即位该调节阀 的额

13、定流量系数。由制造厂作为调节阀的基本参数提供给用户。 调节阀流量系数 c 表示调节阀容量的大小，是一个表示调节阀流通能力的参数。因 此，调节阀流量系数 c 又称调节阀的流通能力。 从调节阀的流量系数 c 的具体计算到阀的口径确定，一般需经以下步骤: 最大体积流量 qmax()或质量流量 wmax(kg/h)； 3 m h 正常体积流量 qn（）或质量流量 wn（kg/h） ； 3 m h 自控工程课程设计 9 正常情况下调节阀上的压降pn(si 制单位用 kpa，mks 制单位用)； 2 kg cm 阀前压力 p1（si 制单位用 kpa，mks 制单位用） ； 2 kg cm 正常情况下的阀

14、阻比； ns 液体密度 （） ； 3 g cm 液体的运动粘度 v（cts 厘司） ； 介质临界压力 （si 制单位用 kpa，mks 制单位用） ； c p 2 kg cm 阀入口温度下介质饱和蒸汽压力（si 制单位用 kpa，mks 制单位用） ； v p 2 kg cm 阀上游管道直径（mm）和阀下游管道直径（mm） 。 1 d 2 d 3.33.3 计算实例计算实例 表 2-1 调节阀口径计算任务书 序号项 目符 号单 位数 值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 已知条件： 被测介质名称 被测介质温度 最大质量流量 阀前压力 阀后压力 上游管内径 上游管内径 工作状态下密度 工作状态

15、下运动粘度 t qmax p1 p2 d1 d2 1 1 kg/h mpa mpa mm mm kg/m3 cp 污水 35 99000 0.392 0.363 200 200 1000 8.007 c 值计算步骤： 1.选定调节阀的类型，并据此查表得到压力恢复系数 l f 根据已知条件可选单座阀(jp) ,压力恢复系数=0.90 l f 2.按下式计算液体的临界压力比系数： f f =0.96-0.28=0.9525 f f vc pp 3.判断流体是否为阻塞流 自控工程课程设计 10 经判断为非阻塞流 按 si 制 21 10 pp qc 363 . 0 392 . 0 1000 1000

16、 9900010 c 51.07 液体体积流量 q 被测介质工况密度 阀前压力 1 阀后压力 2 4.根据需要对 c 值进行低雷诺数修正 计算调节阀雷诺数 red red cv q 70700 1235582 q 液体体积流量 运动粘度 v 5. 由 0146 . 0 d/ 2 c 即得：选调节阀的口径为 187mm。 6. 结论 选定单座阀(jp)，取为选定口径，非阻塞流工况，不作噪声预估。 结论与体会结论与体会 课程设计终于完成了，首先要谢谢老师的耐心指导。通过这次课程设计，我对油田 联合站脱离水装置的工艺更加的清楚同时熟悉对 autocad、word 的应用，为以后毕业 设计跟工作奠定了

17、良好的实践基础，也使我对以前所学习的课程有更深刻的理解，实现 了理论与实际相结合。同时也使自己明白了完成一个课程设计要有一定的步骤，根据所 自控工程课程设计 11 学的自动化知识来完成本次的课程设计。 参参 考考 文文 献献 1hg/t2063620639-1998，化工装置自控工程设计规定(上下卷)s 2gb/t2624-1993，流量测量节流装置 s 3奚文群，翁维勤.调节阀口径计算指南m.兰州：化工部自控设计技术中心站， 1991 4董德发，张天春.自控工程设计基础m.大庆：大庆石油学院，1999 5王骥程，祝和云.化工过程控制工程m .北京：化学工业出版社，2003 自控工程课程设计

18、12 6万辉,连喜增. 提高常减压加热炉热效率的技术改造j. 石油化工设备技术 , 2003,(04) 7赖胜,孙德敏,吴刚,祁睿. 最优自适应广义预测控制在常压加热炉中的应用j 化工自动化及仪表 , 2003,(02) 附附 录录 #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; 自控工程课程设计 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)+0.0029*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+