油田生产安全监控系统解决方案

引随着中国经济的快速发展油天然气等能源产业在国家经济中的地位愈加显著实现高效安全生产实行数字化远程管理有效控制生产过程中的关键技术环节，实现大规模生产所要求的统一、协调、高效、远程调度指挥、监管和控制是目前众多大型企业所企盼的。但是采油地常分于沼泽、沙漠和盆地、浅海等区域人烟稀少的偏僻地区，交通通讯不便，分布地域广泛、现场人员较少，面临人为或自然因素破坏的危险，系统维护成本较高。随着计算机技术通信技术和视频技术的发展石油天然气行业生产监控系统也得到了很大发展。无线网络以其方便快捷的通讯优势迅速在各种地形条件差的场合发展起来所以网络视频技术和无线传输技术的结合成为必然在油田生产安全监控方面有明显的优势，易于部署和实施。我国石油和化工自动化经过年的发展通过技术引进消化吸收和不断创新，自动化水平取得了长足进步现场从手工操作发展到自动控制从低级的单回路控制发展到高级复杂系统控制，直到管控一体化。此外，在自动化装备、技术、功能、规模等方面都有了很大提高；测量和控制装置不断更新升级，正在运行的数千套DCS、PLC(可编程控制器)和IPC(工业个人计算机)统已成为大中型石油和化工企业及小型骨干化工企业的主要控制手段。常规仪表性能大大提高，已成为石油和化工企业生产过程的主要检测手段电子仪表数字仪表智能变送器与执行器的使用量逐渐增加。现场总线控制系统的试用取得进展，近年来已成为石油和化工自动化领域发展的热点之一。对于石化行业来说，底层控制的自动化是实现信息化的基础。油田，油井，计量站大部分都分布在偏远地区，对其工艺过程的工作状况，运行参数的监控与控制一直是油田的一项重要且困难的工作油田的生产开采过程中有大量的数据需要工作人员及时的采集和记录以供管理部门及时的作出决策管理生产。如果这些数据都要人工采集，记录的话，必然给工作人员带来巨大的工作量，而且效率低，误差大，而且影响了数据的实时性。随着自动化的发展对油田生产的各个环节的监测检测正朝着监控自动化的方向发展目前油田已经采用自动监控系统对其各个生产环节进行实时参数与故障监控，检测，实施智能化监控与管理

目引1第章设内31.1方案设1.2设计的要容................................................................................................................................3（）控心.........................................................................................................................................3（）控端.........................................................................................................................................3第章计机控统消系52.1计算机控统介....................................................................................................................5算监系的要点库算监目.....................................................................................................................7监控统总要监控统步析传感选隔密式力送EJA118W-EMSG2AA-AA-03-97DA/NF1射导物变器GDSL553-IADJCAMX防一化电变器WZPJ-240-B................................................................................................14可气探器ES2000T-C4................................................................................................................15烟传器.............................................................................................................................................15第章确分及线的择173.1确定分的量数..................................................................................................................173.1.1分站念3.3接线盒工量个计进统计具算是3.4确定接盒型和量第章系的要能194.1系统主功4.2使用效..........................................................................................................................................20第章总结21参资料22

第章设内1.1案计油田数字网络监控系统对油田各厂矿区域进行全天候实时监控统包括现场监控前端和监控中心两部分监控前端与监控中心通过局域网进行连接监控前端包括网络摄像机（或视频网络服务器可控云台、报警信号发生器（火灾、气体泄露、防盗等部分组成将音频视频报警等信号转换压缩成网络可以传输的数据包，经网络传回监控中心的服务器，进行集中处理。监控人员通过登录网络中的服务器，进行图像浏览在油田作业区设置本地监控体系括油田工作区生活区周边监控，采油井监控和数据监控管理田系统总部设置远程统一监管系统括警情处理，数据报表分析和远程管理等任务。1.2计主内本设计主要运用可编程控制器和各种智能仪表实现计算机自动监控件部分首先要通过各种智能仪表监控联合站中各环节的温度，压力，液位，然后运PLC进行控制调节，同时把各种信号传递到监控工作室的计算机上。本设计的目的在于采用和各种智能仪表实现对油田联合站中各设备施实施监控。一旦出现异常情况，相对应的智能仪表就会把信息送到可编程控制器和监控工作室的计算机上PLC根据编好的程序进行调节控制，从而达到了对所监控对象的实时监控的目的（1监中监控中心包括管理服务器，数据存储服务器，管理主机和监控终端。管理服务器对监控人员登录浏览控制等的权限进行管理及各个摄像机的制权限级别进行统一管理同时负责报警信号的处理与保存根据预定的报警方式准确及时的对各监视点发出的报警信号做出响应据存储服务器用于保存从各监控点传回的实时图像数据和提供实时录像数据检索回放功能。管理主机主要供系统管理员进行系统管理、系统配置、数据维护和权限设置等。监控终端是基于PC的终端设备，可接收来自各监控点的视频流并进行显示。（2监前

在采油井关键部位设置监控摄像机像机应该安装室外带雨刷除尘功能的温控护罩以避免粉尘油渍损坏摄像机将摄像机的视频信号和油压表流量表等数据接入网络视频服务器。基于IP网络平台进行数据传输。在系统控制中可以接入电流电压检测模块温度湿度检测模块这些检测模块都可以共享网络视频服务器的数据通道。当有异常发生时，系统会自动发出报警、联动录像、向上级指挥机构发出告警提示、向相关负责人发出手机报警短信。

第章计机控统消系2.1算监系的绍目前的计算机监控技术是一门综合性技术它是计算机技术通信技术网络技术和自动化技术的综合应用所谓计算机监控系统就是采用计算机取代常规的显示和调节仪表作为工业数据采集和控制过程的处理核心用传感器或变送器将被监控对象中的物理参量（如温度、压力、流量、液位等）转换为电信号，再将这些电信号经输入装置转换为计算机可识别的数字量并且在显示装置中以数字曲线或图形的方式显示出来从而使操作人员能够直观迅速地了解被监控对象的变化过程同时计算机还可以将采集的数据存储起来，随时进行分析、统计和显示并生成各种报表。如果需要对被监控的对象进行控制由计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的大小和变化情况以及按照工艺要求的设定值进行判断后根据一定的控制算法在输出装置中输出相应的电信号，并推动执行装置动作从而完成相应的控制任务。图1-1就是一个典型的计算机测控系统组成原理图。由于近年来计算机软件的迅速发展各种可视化应用软件已广泛应用于工业计算机系统能够为操作者提供更加直观完善的操作界面，大大丰富了现场监视功能。

图

计算机控系统结构2.2

计机控统主特（1）实时性。对工业生产过程进行实时在线检测与控制，按优先级进行采集和输出调节，保证被控系统的正常运行。（2）可靠性。具有在较为恶劣的工业现场长期工作的能力，并具有良好的故障诊断和维护性。（3较强的输入输出能力可与工业现场的检测仪表和控制装置相连接完成各种测量控制任务。（4）应用软件丰富。目前大多数计算机监控系统以做工作平台，系统软件应用软件丰富可提供良好的人机界面别是组态软件更为用户提供了方便。（5）设计原则：可靠性原则、使用方便原则、开放性原则、经济性原则、开发周期短原则。

2.3

油计机控标针对油库发油，装油，卸油等工艺过程的分析，进行监控系统的硬件和软件设计同时对系统的适应性进行研究建立一套具有实际应用能力的监控系统本设计应该打到你以下目的：1．能及时地，正确地运行设备的运行参数和运行状况作出全面监测，预防和消除事故隐患。2．对设备和运行状况进行必要指导，提高设备运行的安全性，可靠性，和有效性，把设备发生事故的概率降到最低水平，将事故造成的损失减低到最低程度。3．通过对运行设备进行监测，隐患分析和性评估等，为设备的结构修改，设计优化和安全运行提供数据和信息。总的来说其目的就是确保设备安全运行防和消除事故隐患避免事故发生。应用基于《组态王》的计算机监控技术，实现油库计算机监控的上位机监控，达到如下目的：1.及时报警。2.实现对库内设备运行状况，压力，流量，温度，液位，以及库内的可燃气体浓度的监测。

集油站工艺流程图

联合站监控系统的设计方案2.4监系的体求联合站工艺流程图如下图所示.从各个油井或计量站来的油水混合液先进入两个四相分离器，进行油、水、气、沙四相分离，分离出来的水经掺水泵送到各个计量站掺水或对地下注水；分离出来的原油进入脱水器再次脱水，经稠油泵送往的大灌储存销售还有一部分油水混合液经外输泵在进行热交（加热后往其他集油站外输分离出来的污水经污水泵送去经过处理储存在储水罐里然后经过喂水泵送到各个计量站注入地层。根据联合站工艺流程图和各个设备的工作原理，整个监控系统需要处理：

1）控制两个四相分离器上油室、水室的液位恒定。2）监测两个四相分离器上油室、水室的液位、温度、压力及报警。3）监测两个掺水泵、两个外输泵、两个稠油泵、两个过滤泵、两个喂水泵各自前后的压力，控制各个泵的起、停，显示其运行状况及报警。4）监测两个换热器各自前后混合液的温度和报警。5）监测脱水器、事故灌的温度及液位和报警。6）监测储水罐的液位及报警。7）监测除油罐的液位、温度、压力及报警。2.5监系初分液位、温度、压力、气体浓度监测以及各个泵运行状况显示。其中：液位、温度、压力、气体浓度等信号经过相应的变送器后都会转换为与现场最大、最小相应的4-20mA电流信号，都是模拟量输入信号。各个泵运行状况很明显是对应数字量输入信号。控制两个四相分离器上油室、水室的液位恒定和各个泵的起、停。其中：控制分离器上油室、水室的液位恒定可以采用仪表来控制。控制原理是：油室水室的当前液位信号接入PID控制表表内的人工给定值比较过运算，输出4-20mA的控制信号到变频器，变频器对交流电进行变频，输出对应的4-20mA的0-50HZ交流电对泵上的驱动电机进行交频调速过调节泵的转流量）来控制油室水室的液位恒定理除油罐中的液位高度通过调节泵的转（流量）来控制。控制各个泵的起、停比较简单，很明显是四对应数字量输出信号。前面分析可知监控系统可采用一台工控机一台可编程控制器下面连接控制表和研华ADAM4000或ADAM5000系列模块来构成。1）两台四相分离器油室、水室的液位恒定控制总共有路PID控制，可选择4路单路PID表，也可选择SWP-LCD-SSR48PID自整定控制仪，该表具4路4-20mA模拟量输入，4路控制输出。因此我们选用一台昌辉公司的SWP-LCD-SSR48段PID自整定控制仪完成控制，选择RS-485接口型。

2）由于所有液位、温度、压力信号比较重要，必须要再现场控制柜显示，所有要选用控制柜上的显示仪。这些显示可以选择单路显示仪，也可以选用昌辉公司的SWP-LCD-M型多通道巡检控制仪，该仪表可以轮流显示十六路模拟数据，选择RS-485接口型位力信号共36路可以选用3台路冗余。3块SWP-LCD-M型多路仪表必须选择RS-485接口型。3）剩余10路DI信号和20路DO信号，可以选用研华模块来完成。由于数字量输出去控制泵的起停，所以输出模块最好选用继电器输出型，可以省去后接的驱动继电器。所以可以一个（带LED显示的16路隔离数字量输入模块）和三块ADAM-4068(8路继电器输出模块)有6路DI冗余和4路DO余各个模块必须选择RS-485接口型。4）系统还需要选用工控机、打印机、UPS等设备5）系统还需要操作软件和组态编程软件。表3.4

联合站监控系统设备清单序号

类别

名称工控机主机

型号研华IPC610

技术要求PIV1.8G/512MDRAM/40G/50X

数量1台12

计算机部分软件部分

22寸彩显UPS电源彩色打印机操作软件组态软件

研华FPM-3190山特3KVA惠普WindowsvistaKingview6.51

22寸工业平板显示器1台3KVA0.5小时1台彩色激光打印机1台Micosoftwindowsvista1套北京亚控“组态王6.51”1套3

控制器及仪表

可编程控制器

SIMATICS7-200

数字量输入模块---EM221,数字量输出模块---EM222,数字

1块

部分PLC智能多回路PID控制器多通道巡检控制仪DI模块DO模块

昌辉SWP-SSR昌辉SWP-LCD-M研华ADAM-5051S研华ADAM-4068

量输入/输出模块---EM223,模拟量输入模块---EM231,模拟量输出模块---EM232,模拟量输入/输出模块---EM23548段PID自整定控制仪，测量精度：0.5%ES，测量范围：-1999-9999字，8路输入，路输出16路多通道巡检控制仪，控制输出方式：电/电流输出设定/显示精度：0.5%FS+1位数max带显示的16路隔离数字输入模块8路继电器输出模块

1块3块1块3块仪表控制柜，2100×900×6004

控制台

仪表盘柜

KG-221

（高×宽×深配套接线端子，端子排，绘线槽及内部接线

1台小型操作台

西仪横河

西仪横河计算机专用操作平台1台

2.6传器择根据图示：我们要选择的传感器有：烟感、火焰、温度、压力、液位、可燃气体浓度、气体成分等方面的传感器。隔膜密式压力变送EJA118W-EMSG2AA-AA-03-97DA/NF1密封隔膜是用于防止管道中的介质直接进入差压变送器里的压力传感器组件中，它与变送器之间是靠注满流体的毛细管连接起来的EJA118W隔膜密封式差压变送器用来测量液体、气体和蒸汽的流量、液位、密度和压力，然后输出与测得的差压相对应的直流4～20mA信号。输出信号:直流4～20mA,带数字通信的2线制。负载电容:0.22pF以下。负载电感:3.3mH以下。

安装:变送器2inch管道安装。隔膜密封件:法兰安装。安装数量根据资料和安全的考虑为26个射频导物位变送器GDSL553-IADJCAMX应用：各类工业领域的液位测量。测量范围：液体0.5～15m。过程连接：法兰或吊架。换能器外壳材料：PU/PC。过程温度：-40～70℃。过程压力：-0.2～1Pa。信号输出：两线制/四线制4～20mA/HART安装仪表时要注意最高料位不得进入测量盲区仪表距罐壁必须保持一定的距离仪表的安装尽可能使换能器的发射方向与液面垂直安装在防爆区域内的仪表必须遵守国家防爆危险区的安装规定本安型的外壳采用铝壳本安型仪表可安装在有防爆要求的场合，仪表必须接大地。安装数量根据资料和安全的考虑为20个防爆一化热电阻变器WZPJ-240-BWZPJ系列一体化温度变送器是两线制现场式仪表，采用先进的检测转换电路及高精度元器件可将被测介质的温度转换成4～20mA信号输出产品由温度传感器（热电阻或热电偶）和温度变送器两部分组成，可一体安装也可分离式安装，两者之间由补偿导（热电偶或普通导（热电阻连接温度变送器可带模拟式表头，现场显示直观方便。技术性能和规格如下。测量范围：铂热电阻-200~500℃，最小量程℃。热电偶：-50～1800℃最小量程100℃。输出信号：4～20mA（输入、输出不隔离热电阻：输出与温度成线性。热电偶：输出与温度成线性（WZPJX型

输出与热电偶的毫伏数成线性（WZPJX型基本误差：0.2%。安装数量根据资料和安全的考虑为25个可燃气探测器ES2000T-C4检测原理：催化燃烧式。检测气体：可燃气。指示范围：0～100％LEL。输出信号：4～20mA三线制。测量精度：±5%FS。防爆方式：隔爆型。防爆标志：ExdⅡCT6。供电电源：直流24V。电气接口：G3/4″管螺纹。安装数量根据资料和安全的考虑为27个烟雾传器烟雾达到一定浓度遇火源可引起爆炸对人体而言烟雾的危害主要是因燃烧产生的有毒气体所引起的窒息和对人体器官的刺激以及高温作用所以要在矿内设置烟雾传感器。M302389烟雾传感器主要技术参数：防爆型式：矿用本质安全型“Exibl”供电电源：本安电源工作电流：≤60mA检测灵敏度：＜输出信号：开关量电流信号无源触点开关量电流信号或1/5mA防爆形式：“Exibl”结构参数：外形尺寸：φ115mm×100mm

重量：约1Kg安装数量根据资料和安全的考虑为23个

第章确分及线的择3.1定站容和量3.1.1分站概分站有时也叫控制主机或数据采集站它的主要作用是采集传感器的信号并进行运算处理同时通过主传输电缆和传输接口与地面计算机交换数据分站同时也根据采集的数据或地面计算机的指令完成各种控制功能。3.1.2站量数分站主要用于油田联合站，安装在机电室内，可配接8模拟量传感器和开关量传感器可连续监测井下浓度温度等模拟量数据及设备运行情况对采集的信息进行处理后可实现对测量值显示及超限报警断电控制分站负责接收地面中心站发送的各种指令执行相应的控制和各种处理功能同时把采集的各种信息送往地面中心站。由本设计设置的传感器数目个，分站容量选取20的，设六个分站。3.2安装接盒求油田的电缆长度：传感器到分站的距离加上现场控制站到控制室的距离选择1500米。1.安装电器的部位应设置接线盒子2.线路分支或导线规格改变处应设置接线盒3.线路较长时或有弯时，宜适当加装拉线盒，两个拉线点之间应符合以下要求01.管长每超过30m，无弯曲02.管长度每超过20m，有一个弯曲03.管长度每超过15m，有二个弯曲04.管长度每超过8m，有三个弯曲3.3线的程按数算行计具算是1.根据施工平面图统计算出开关盒数量=开关数插座数；2.根据施工平面图统计算出灯（灯具接线盒数（荧光灯一套只算1个灯具接

线盒3.接（分）线盒的计算为：凡是管路有三通分支和四通分支配管的位置，每处计算1个；根据规范规定的直管无弯超过30M时，一个弯的超过20M时，二个弯超过15M时，三个弯超过8M时，都得加接线盒进行计算。3.4定线的号数接线盒种类繁多形式多样有明装或暗装料盒或金属盒电器设备接线盒、端子接线盒、防爆接线盒、太阳能接线盒等。本系统选择BHD51爆接线盒，额定电压AC380V，额定电流，适用于石油采炼、存储等爆炸性危险环境。外壳采用铝合金高压铸造成型表面经抛丸后粉末静电喷塑引入口具有多种方式和规格，满足现场布线要求，钢管或电缆布线。为了满足系统的要求以及油田的安全需要，应至少需要50个接线盒，考虑到实际情况我们布置67个接线盒。

第章系的要能4.1统要能(1)安全参数监控与生产过程监控相结合，安全参数监控系统相对独立。(2)安全参数监测报警与事故处置预案相结合，实现动态安全监测与管理。(3)实现监控主机与各类探测器的直接通信及系统联网，简化系统结构。(4)实现系统应用软件结构模块化，达到功能层次清晰，便于操作。(5)采用计算机多媒体技术，形象生动地实现监测数据和事故预案显示。根据罐区监测要求，系统还配备了生产安全和消防安全控制装置，用以完成下列设备系统的控制功能。(1)由液位参数或人工操作实现球罐进出料阀自动／手动控制以及进出料泵自动／手动控制；(2)由压力参数或人工操作实现放空阀自动／手动控制以及水喷淋装置自动／手动控制；(3)由火灾监测参数或人工操作实现消防水枪自动／手动控制；(4)由火灾监测参数或人工操作实现消防泡沫泵自动／手动控制。石化储罐区2000m3球罐消防安全监测系统是在消防安全性分析评估基础上设计构成的，设置了高液位、压力、火灾监测和灭火联动方面的手动／自动控制，以及生产安全和消防安全事故处置预案与灭火预案现了石化储罐区消防安全监测系统整体设计和工程实际的有机结合，具有下列功能和特点：(1)实现球罐压力、温度、液位和高高液位、罐区和泵区可燃气泄漏量、罐区和泵区火灾温度等参数的实时监测。(2)监控主机主界面以数字量及棒图、文字或指示灯实时显示：①储罐液位、压力和温度的实监值及报警状态②正常火灾监测及其报警状态③高高液位及其报警状态④可燃气体泄漏监测值及报警状态各监测参数预置报警值⑥球罐进料阀、放空阀及消防水枪和泡沫灭火枪的关闭和启动状态。(3)监控主机主界面通过切换操作，可显示：①消防预案和消防力量布局图；②报警处置预案和处置