油库安全监测系统传感器设计十二

1、目 录1 绪论11.1 国内外油库现状11.2 油库的布局要求21.3油库主要设备31.4 油库的工艺流程及主要技术指标52 传感器介绍72.1容积式流量计介绍72.2容积式流量计的误差特性及优缺点8优点10缺点112.3 容积式流量计性能的选择113 传感器选型133.1流量计的选型技巧134结 论18参考文献19附 录201 绪论凡是用来接收、储存和发放原油或原油产品的企业和单位都称为油库。同时，油库也指用以贮存油料的专用设备，因油料具有的特异性用以相对应的油库进行贮藏。油库是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具

2、有相当重要的意义。随着交通、国防、石化事业飞速发展，油品供求成倍增长。随之加油站、油库、输油管线及相关配套计量管理器措施也在快速跟进，油库除新建外，老库急需增容扩建，由于经济体制及管理模式不同致使油库管理水平参差不齐。 1995年以来，国家安全生产管理局针对油站油库安全隐患、环境污染、合理使用能源诸多问题。随着新科技引用，要求油库配备液位仪配备必要的安全监测（监控）系统。近年来不断有大型爆炸事故发生在石油化工企业，不仅造成重大的人员、财产损失，也暴露了我国石油化工生产安全保障体系存在着安全隐患。本课程设计根据课程设计指导书以及相关资料，运用智能模块，组态王能软件系统，设计和绘制油库监控系统和工

3、艺流程图。本文针对以上情况提出了油库储罐安全监测系统的设计思想，并对该系统的组成和特性进行了详细的描述。介绍了将管理软件和硬件监控相结合的安全生产监控系统，把罐区诸多危险因素和危险参数给予实时监测、报警和控制，及时发现事故隐患，并采取措施加以防范，避免事故的发生。为加强油罐区安全管理、减少事故的发生提供了有效安全监测方法。1.1 国内外油库现状随着我国自动化水平的提高，油库生产实施自动化监控已经迫在眉睫。油库是油田集输的重要组成部分，油库是实现油的安全储存，保证运输的油质量的重要过程，它直接关系到后一级单位如加油站的运作能否长期、安全平稳生产，对整个油从开采到投产使用的整个流程的经济效益有极大

4、的影响。随着油田开发进入高含水后期，油库工艺过程更加复杂，采用人工监控和常规仪表监控已很难满足生产要求。油库是油田原油集输生产运输中最重要的生产工艺过程，它是集发油、卸油等多个工艺系统为一体的综合性生产过程，主要包括输油脱水、污水浅处理、污水深处理、注水、锅炉和配电等生产岗位或工艺环节。上世纪九十年代，计算机控制开始应用于联合站生产过程，并取得了一定的应用效果。但由于在方案选型、设计和管理维护等方面存在一些问题，总的来讲，应用效果不够理想。根据我国国情，我国现在战略储备量还很少，国家石油储备基地一期工程还在建设中，计划到2015年我国石油战略储备将为800万立方米，所以还需建设一大批的油库以满

5、足实际需要。这预示着在未来的十几年间，我国油库的发展在以后会有很大的发展空间，还有一大批油库待建。同时，我国油库的自动化控制技术也在加快发展中。但计算机监控系统在油库现场的应用比外国起步迟，相对落后。因此将计算机应用在油库的安全建设和监控方面更加重要。从国外油库的情况来看，由于国际形势的日益复杂各国争相进行石油储备，上个世纪六十年代末美国和日本已经开始进行石油战略储备，走在了各国之前。此外，国外一些发达国家的油库自动化管理已较为成熟，计算机监控系统在油库现场的应用比较成熟。所获得的好处是可观的，不仅减少了许多工作量、提高了工作效率、大大优化了安全管理系统、还节约了许多不必要的经济投资。1.2

6、油库的布局要求of oil reservior arrangement 油库区域内建筑物、构筑物、装置、设备及所有设施的布置。合理确定油库内建筑设施的位置，以保证油库有一个固有的安全条件和环境，使得油品的贮存运转以及收发作业能够顺利地进行。铁路装卸区铁路收发栈桥应为非燃烧体结构，尽可能地设在油库的边缘地区，避免与库内道路交叉；应布置在辅助作业区的上风，并与其他建(构)筑物保持一定的距离。铁路作业线的中心线至围墙的距离一般采用10m，以便布置消防通道。轻油作业线应与润滑油作业线保持大于10m的距离，轻油装卸线与桶装油共用的作业线保持5665m距离，装卸台的边缘与相邻铁路中心线应距离175m，站台

7、地坪标高比轨迹高出11m。对于设置两股或单股作业线的中小型油库，可将轻油作业线放在铁路岔道的始端，将粘油作业线放在岔道的终端。作业线路与外部铁路应绝缘，可在铁轨连结处的鱼尾板中夹一层石棉垫等绝缘材料，采取路轨接地措施，每100m一个接地。汽车收发作业区应布置在油库出入口附近，接近公路干线。应筑有实体围墙与油库其他区域分开，以免提油车辆、人员深入库区。装卸油品的码头与其他客、化运的码头及桥梁等建筑应离开一定的距离，尽可能设置在下游地带。船位间保持一定的安全距离。油库罐区在布局时必须考虑油罐的呼吸阀和测量孔、在检修和灌装转运时的油蒸气扩散扑油罐发生着火石油品燃烧产生的热辐射扑油品的突沸特性扑油罐类

8、型扑救条件等因素。防火堤应采用不燃材料建造。堤高宜为1116m。用土质建造的防火堤顶宽不小于05m。防火堤应能承受油罐破裂后相当于流出油品的静压力。地上油罐或半地下油罐的外擘到防火堤的内侧基脚线的距离应有利于灭火。防火堤内的平地，从油罐基础向堤内侧基脚线应有一定的排水坡度。堤内构成的空间容积，应不小于堤内地上油罐总贮量的12，且不小于最大罐的地上部分贮量。灌油间灌油柱的相互距离为2m左右，灌油柱上阀门装在高15m左右。灌装轻质油的灌油间，其建筑耐火等级不应低于二级，其余油品的灌油间建筑耐火等级不低于三级。灌油间内应用不发火地坪，地面应坡向集油沟及集油井。灌装轻质油品和重质油品，应分别设置在单独

9、的灌油间内或设置防火墙隔开。灌区内防火间距和消防设施及通道均应符合规范要求。1.3油库主要设备1、  储油设备:油罐分类:a. 立式圆形金属油罐 锥顶罐:主要用于储存润滑油 拱顶罐:主要用于储存柴油、煤油、汽油、重油) 内浮顶罐:主要用于储存汽油 外浮顶罐:主要用于储存原油，b、 卧式油罐 地上:大多用于储存润滑油,也有用于加油站地上储油罐和 LPG储罐 地下:主要用于加油站地上和地下储油罐c. 球罐:d. 主要用于储存液化石油气2、输送设备主要有:管线，阀门，机泵。管线敷设在库区，大多数情况下不会出现问题。比较容易出现问题，或者我们与之关系密切的主要是阀门和机泵。.机泵和阀门是油库

10、的主要设备。油库用泵类型:收发油泵:离心油泵,螺杆泵，而重油收油也有用往复泵。扫舱扫线泵:齿轮泵,真空泵(往复式和水环式),往复式泵等。消防泵:清水泵和泡沫泵，大多使用多级离心泵(D型).。常用阀门类型如下:闸伐，截止伐，球伐，旋伐，单向伐，安全阀，减压伐，节流伐等。3 、收发油设备: 主要有:装卸油鹤管，栈桥等，用于进行收发油操作。4 、码头设施:码头，趸船，栈桥，输油臂，收油胶管等。5、  仪表设备:计量、测温、测压仪表。计量仪表设备主要的是液位计和流量计。液位计：钢带式，差压式，雷达，超声波液位计。流量计大致可分为速度式和容积式，速度式流量计大都用于计量粘度密度较小的油品，而容

11、积式流量计主要用于计量粘度密度较大的油品。流量计：涡轮，椭圆齿轮和萝茨流量计等。测温测压仪表：温度计和压力表6 、油罐附件：呼吸阀，阻火器，量油孔，透光孔，通气孔，人孔，进出油管线，放水管，排污孔，胀油管，放气管等。7 、其它设备：电机、电器、压缩机、过滤器和法兰等。1.4 油库的工艺流程及主要技术指标（1）分离器流程。从各个采油队输送过来的原油首先通过计量器计量后又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。原油从分离器一端进入，然后天然气从另一端上部流出进行天然气外输，而油水混合的液体从下部流出进入一次沉降罐。（2）油罐区流程。油罐区的储罐主要的任务是进行油水分离，分离器将油

12、水混合液体输入沉降罐，沉降罐分离出大部分的原油，并把部分天然气再行收集，而将水输到污水区，进行污水处理，然后原油进入加热炉加热和脱水器脱水。经过加热和脱水后的原油进入净化油罐，等待外输。（3）加热炉流程。从油罐区二次沉降罐输送过来的原油在这里经过加热，以利于原油的输送，然后送到脱水器脱水。（4）原油外输流程。经过加热和脱水处理的原油含水已经很少，通过原油外输泵将原油输送出联合站。污水处理工艺流程。在这一流程里，从一次沉降罐过来的污水首先进入缓冲罐，将含有的残留天然气进行收集。2 传感器介绍2.1容积式流量计介绍容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用

13、机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。 容积式流量测量是采用固定的小容积来反复计量通过流量计的流体体积所以，在容积式流量计内部必须具有构成一个标准体积的空间，通常称其为容积式流量计的 “计量空间”或“计量室”这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成容积式流量计的工作原理为：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差流量计的转动部件（简称转子）在这个压力差作用下特产生旋转，并将流体由入口排向出口在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口在给定流量计条件下，该计量

14、空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。 容积式流量计按其测量元件分类，可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计，常应用于昂贵介质（油品、天然气等）的总量测量。 工业发达国家近年PD流量计（不包括家用煤气表和家用水表）的销售金额占流量仪表的13%23%；中国约占20%,1990年产量（不包括家用煤气表）估计为34万台，其中椭圆齿轮式和腰轮式分别约占70%和20%。2.2容积式流量计的误差特性及

15、优缺点对于任何一个流量测量值来说，必须包括两部分内容：一是流量测量值本身；二是它的误差允许范围否则是不完整的所以，对于任何一种流量计，都必须了解它的误差特性。 所谓误差特性，就是流量计的误差值与流量测量值之间的关系。讨论误差特性，就是讨论和研究测量误差值随流量测量值变化而变化的趋势 容积式流量计的测量误差值E,可由指示值与真值之差与指示值之比表示设：V为通过流量计的流体体积真值；I为流量计指示值，则误差值E可表示为 E= I - V / I (25) 将流体体积V与指示值I之间的关系式(23)代入，可得： E=1 v / a (26) 由式26可见，容积式流量计的误差特性仅与流量计内部的计量空

16、间体积v、仪表齿轮比常数a有关也就是说，从测量原理的角度来说，容积式流量计的测量误差仅与流量计的几何结构有关，而与流体性质和流量值无关，我们把这个误差特性称为容积式流量计的理想误差特性画成曲线，是一条平行于横轴的水平线，如图26中曲线1所示    图 2-6 容积式流量计的误差特性曲线然而，当我们对容积式流量计进行标定，画出实际误差特性曲线时，则较接近曲线2的形式在小流量时，误差值急剧地向负方向倾斜；随着流量增大，误差值逐渐由负方向向正方向移动，并稳定在某一定位上，误差曲线平行于横轴流量继续增加，误差值又将向负方向偏移实际误差特性曲线所以呈现这种变化趋势，是因为在于容积式流

17、量计中存在着不可避免的漏流现象所谓漏流，就是流体通过转动件与外壳之间的间隙直接从入口流向出口，没有被计量以下将讨论考虑了漏流现象的误差特性关系式 假设在单位时间内的流体漏流量用g表示；通过流量计的流量为qv；通过流量计总的流体体积量为V；在这一段时间内总的漏流的体积量为V这株V可表示为 V= g * V / qv (27) 所以，当存在漏流时，转子排出N个计量空间流体量时，实际通过流量计的流体体积为 V=Nv+V (28) 将式22,27代入式28,可得： V= I v/ a+g * V/ q v (29) 式(29)可整理成： V= Iv / n (1 - g / qv ) (210) 将式

18、(210)代入误差定义式(25)，可得： E=1v / a (1- g / qv) (211) 分析式211可见，由于计量空间体积v、齿轮比常数a均为定值，所以误差E与流量之间的关系受单位时间漏流量g影响 若假定该容积式流量计的漏流量 g是一恒定值，可利用式(211)讨论其误差曲线的变化趋势 当流量很小，在极端情况下,qr=g,则式(211)中括号内为0,误差值E趋向负无穷大 随着流量qv增加，式(211)中括号内数值逐渐增大，误差值E也逐渐向正方向增加。 当流量继续增加，达到g与qv相比显得非常小，即g/qv很接近0时，式(211)转变成式(26)，误差曲线趋向于理想误差曲线优点计量精度高；

19、 安装管道条件对计量精度没有影响； 可用于高粘度液体的测量； 范围度宽； 直读式仪表无需外部能源可直接获得累计，总量，清晰明了，操作简便。 缺点结果复杂，体积庞大； 被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大； 不适用于高、低温场合； 大部分仪表只适用于洁净单相流体； 产生噪声及振动。2.3 容积式流量计性能的选择 在容积式流量计性能选择方面主要应考虑以下五个要素：流量范围；被测介质物性；测量准确度；耐压性能（工作压力）和压力损失；使用目的。 流量范围 容积式流量计的流量范围与被测介质的种类（主要决定于流体粘度）、使用特点（连续工作还是间歇工作）、测量准确度等因素有关。同一容积式流量计，对于介

20、质种类，用于较高粘度的 流体时，其流量范围较大（主要是下限流量可以扩展到较低的量值）；对于使用特点，用于间歇测量时，其流量范围较大（主要是上限流量可以比连续工作时大）；对于测量准确度，用于低准确度测量时，其流量范围较大，而用于高准确度测量时，流量范围较小。从流量计特性曲线上也可以清楚地看到这一点。 为了保持仪表良好的性能和较长的使用寿命，使用时最大流量最好应选在仪表最大流量的70%-80%。 由于一般的容积式流量计体积庞大，在大流量时会产生较大噪声，所以一般适合中小流量测量。结合容积式流量计的性能，在需要测量大流量时，可采用45度组合腰轮结构的流量计；在需要低噪声工作的场合，可选用双转子流量计

21、。 被测介质物性 被测介质物性主要考虑流体的粘性和腐蚀性。考虑粘性以选择合适的流量计类型，而腐蚀性是选择流量计材质的主要因素之一例如，用于测量各种石油产品的，可选用铸钢、铸铁制造的流量计；用于腐蚀性轻微的化学液体以及冷、温水可选用铜合金制造的流量计；用于纯水、高温水、原油、沥青、高温液体、各种化学液体以及食品等应选用不锈钢制造的流量计。另外，用于食品行业的流量计，除与流体接触的零件必须用不锈钢及符合卫生条件的要求外，在结构上应易于折卸清洗，流量计内无储液部位，如椭圆齿轮流量计、旋转活塞流量计等。 测量准确度 容积式流量计是目前测量准确度最高的流量计之一。厂家在产品样本上给出的测量准确里是指在实

22、验室参比条件下得到的基本误差，而在实际使用中，由于现场条件的偏离，必然会带来附加误差，实际误差应该是基本误差和附加误差的合成。所以仪表选型时应根据现场可能出现的问题采取措施。 现场条件对测量准确度影响较大的主要有被测介质粘度的影响和温度的影响。 流体粘度对流量计误差特性的影响在第三节已有较详细的讨论，当实际使用的流体粘度与实验室检定时的流体粘度有较大差异时，应进行相应的粘度修正。如果除流体粘度外，其他参数没有明显的变化，则可以用以下两种方法进行粘度修正。 耐压性能（工作压力）和压力损失 流量计的工作压力要由流量计壳体来承受，对工作压力的不同要求，应选用不同材质的受压部件，以免引起使用上的不安全

23、。 压力损失也是选择流量计时必须考虑的重要问题。尤其是大流量使用时，更应注意核算流量计的压力损失是否能满足用户的要求。 使用目的 使用目的指流量计是用于计量交接和成本核算，还是用于过程参数控制。用于计量核算的流量计主要考虑其计量精度，可以是就地指示仪表；用于过程控制的流量计主要考虑其可靠性，且应有发信器、计数器、调节显示仪表等各种配套设备。3 传感器选型3.1流量计的选型技巧 各类仪表都有各自的特点,没有一种十全十美的流量计。流量仪表(流量计)的选型对仪表能否成功使用往往起着很重要的作用，由于被测对象的复杂状况以及仪表品种繁多、性能指标各使得仪表的选型感到困难。选型的目的就是在众多的品种中扬长

24、避短选择自己最合适的流量计仪表。（一）流量计仪表选型的步骤如下：1、依据流体种类及五个方面考虑因素初选可用仪表类型(要有几种类型以便进行选择)；2、对初选类型进行资料及价格信息的收集，为深入的分析比较准备条件；3、采用淘汰法逐步集中到12种类型，对五个方面因素要反复比较分析最终确定预选目标。 （二）流量仪表(流量计)的一般选型： 可以从五个方面进行考虑，这五个方面为流量计仪表性能方面、流体特性方面、安装条件方面、环境条件方面和经济因素方面。五个方面的详细因素如下：1、仪表性能方面：准确度、重复性、线性度、范围度、流量范围、信号输出特性、响应时间、压力损失等；2、流体特性方面：温度、压力、密度、

25、粘度、化学腐蚀、磨蚀性、结垢、混相、相变、电导率、声速、导热系数、比热容，等熵指数；3、安装条件方面：管道布置方向，流动方向，检测件上下游侧直管段长度、管道口径，维修空间、电源、接地、辅助设备(过滤器、消气器)、安装、等；4、环境条件方面：环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆、管道振动等；5、经济因素方面：仪表购置费、安装费、运行费、校验费、维修费、仪表使用寿命、备品备件等。3.2 LC-M-50型容积式流量计由油库的特征及产品的实用性和经济性相结合，进行综合分析之后特选LC-M-50型容积式流量计，具体参数介绍如下：一、特点特征1、 卓越的无级微调装置（磨损补偿装置），可以对流量

26、计进行正负校准2、 大量程范围内的高精度和高重复性；恒定流量时超高精度3、低维护，低磨损，长寿命4、压力损失小，真正的重力流量计5、计量精度不受温度、压力、粘稠度变化影响6、铝、铸铁、铸钢和不锈钢可供选择二、相关技术参数品牌：GN型号：LC-M-50类型：容积式流量计测量范围：10-400 3/h精度等级：±0.2%公称通径：5080mm适用介质：油工作压力：810  bar工作温度：-40+60三、优点有的无级微调装置使流量计可以进行校准。连接弯管和流量计计量腔分离，便于灵活安装。低压力损失。转子叶片结构简单、维护成本低。磨损补偿结构可以多年保证很好的计量精度。

27、用于最大黏度为800Cst的液体计量。四、应用范围· 石油公司，炼厂、油库、加油站和油罐车· 机场给飞机加油· 军队的油库· 铁路，公共运输部门· 港口船舶加油· 私人油料运输公司五、材质弯管：钢或铝壳体：高镍铸铁侧盖：钢化学镀镍转子：铝叶片：碳轴承：不锈钢密封：氟橡胶六、技术参数型号LC-M-50SM-50-2SM-80 尺寸50mm/2 "50mm/2 "80mm/2 " 每转排量0.4L/0.08US Gallons0.

28、8L/0.16US Gallons2.27L/0.5US Gallons 最大流量24/H 400L/min48/H 800L/min80/H 1333L/min 最小流量2.4/H 40L/min4.8/H 80L/min8/H 133.3L/min 腔体1腔2腔1腔 精度±0.2% 重复度0.05% 最大工作压力8Bar/120PSI/8.3Kg/ 温度范围-40+60 最大黏度800cps/3850 SSU 净重20Kg/44Lbs 56Kg/123Lbs 宽度287mm 356mm 深度235mm 370mm 高度406mm 405mm 七、相关图片 4结 论在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工