自控工程設(shè)計課程設(shè)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(shè)計計算.32.1 概述.32.2 程序框圖.42.3 計算實例.5第 3 章調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計算.83.1 調(diào)節(jié)閥的選型.83.2 調(diào)節(jié)閥口徑計算.83.3 計算實例.9結(jié)論與體會.11參 考 文 獻(xiàn).12附 錄.13自控工程課程設(shè)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(dān)負(fù)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(zhuǎn)油站來液首先進(jìn)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(shè)備進(jìn)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(jìn)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(jīng)過輸油崗和脫水崗的工藝設(shè)備分離出來水輸送至污水崗，進(jìn)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?？刂茘徫辉O(shè)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(shè)備實現(xiàn)自動調(diào)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(fù)責(zé)將全站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行匯總，統(tǒng)一進(jìn)行生產(chǎn)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(jìn)而實現(xiàn)全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)共享油田高含水原油游離水脫除器，由殼體、預(yù)分離筒、折流板、聚結(jié)床、出氣筒、集油槽、調(diào)節(jié)器、集水筒、液面自動調(diào)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(yù)分離筒在左封頭的前面從殼體頂部垂直插入殼體內(nèi)，在其前面下內(nèi)側(cè)部設(shè)有對稱兩根沖砂管，在沖砂管前面的中下部橫斷面設(shè)有折流板，其下殼體上設(shè)有集砂斗，在折流板的前面設(shè)有聚結(jié)床，聚結(jié)床前面筒體設(shè)為沉降室，在沉降室下內(nèi)側(cè)部對稱設(shè)有沖砂管，其底部殼體上設(shè)有集砂斗，其前頂部設(shè)有出氣筒，在其前面殼體內(nèi)上部斷面設(shè)有收油槽，其前面設(shè)有調(diào)節(jié)器和設(shè)在其下的集水筒，其所在的殼體部分設(shè)為水腔，在右封頭體的中心處設(shè)有自動調(diào)節(jié)閥，水腔下部設(shè)有出水管。游離水脫除器的作用就是除去各中轉(zhuǎn)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(shè)計2圖 1-1 工藝流程自控工程課程設(shè)計3第第 2 2 章章 節(jié)流裝置的計算機輔助設(shè)計計算節(jié)流裝置的計算機輔助設(shè)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(nèi)的壓差流量計經(jīng)歷了仿制、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和自行設(shè)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(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn) gb/t2624-93 代替 gb2624-81，1993 年 8 月 1 日實施。該標(biāo)準(zhǔn)第一次等效采用iso5167（1991）與國際接軌，標(biāo)志著我國現(xiàn)行的

6、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，在推廣采用國際標(biāo)準(zhǔn)上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了突破性的進(jìn)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(yīng)自控工程設(shè)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(shè)計者有更多的經(jīng)驗。自控工程課程設(shè)計42.22.2 程序框圖程序框圖 圖 2-1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置程序框圖自控工程課程設(shè)計52.32.3 計算實例計算實例表 2-1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計計算任務(wù)書序

7、號項 目符 號單 位數(shù) 值12345678910已知條件：被測介質(zhì)名稱被測介質(zhì)溫度被測介質(zhì)壓力管內(nèi)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(nèi)徑（下實測值）20d20 c管道材料熱

8、膨脹系數(shù)d被測介質(zhì)溫度t (2)求雷諾數(shù)4medgrd0112. 036304. 036001000830097. 04700656.5203最大質(zhì)量流量mg 自控工程課程設(shè)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(shè)：=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(dá)到了精度要求，無需迭代。 112|ea3計算結(jié)果，10.500410.6cc求得：、dd 0.363 0.5004 0.1816452 m自控工程課程設(shè)計7181.6452 mm求20d20120dddt181.64521 0.000012 3020181.62340519得：20 181.62340519dmm第第 3 3 章章 調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計算調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計算3.13.1 調(diào)節(jié)閥的選型調(diào)節(jié)閥的選型調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型，通過接受調(diào)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(diào)

10、節(jié)閥一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行自控工程課程設(shè)計8機構(gòu)使用的動力，調(diào)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(diào)節(jié)閥，以電為動力源的電動調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì)(如油等)壓力為動力的電液動調(diào)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(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多，結(jié)構(gòu)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(gòu)匹配，也可以與電動執(zhí)行機構(gòu)或其它執(zhí)行機構(gòu)匹配。(1)從使用功能上選閥需注意的問題 調(diào)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(jīng)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(chǎn)品價格適宜，性能價格較好。(3)調(diào)節(jié)閥型式的優(yōu)選次序根據(jù)上述觀點，特提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： 全功能超輕型調(diào)節(jié)閥蝶閥套筒閥單座閥雙座閥偏心旋轉(zhuǎn)閥 球閥角形閥三通閥隔膜閥。 在這些調(diào)節(jié)閥中，我們認(rèn)為應(yīng)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(chǎn)品。3.23.2 調(diào)節(jié)閥口徑計算調(diào)節(jié)閥口徑計算 調(diào)節(jié)閥的口徑選擇是由調(diào)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(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差為 0.1mpa，流體密度 1時，流經(jīng)調(diào)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(diào)節(jié)閥最大開

12、度3m h下流經(jīng)調(diào)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(diào)節(jié)閥的額定流量系數(shù)。由制造廠作為調(diào)節(jié)閥的基本參數(shù)提供給用戶。調(diào)節(jié)閥流量系數(shù) c 表示調(diào)節(jié)閥容量的大小，是一個表示調(diào)節(jié)閥流通能力的參數(shù)。因此，調(diào)節(jié)閥流量系數(shù) c 又稱調(diào)節(jié)閥的流通能力。從調(diào)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(jīng)以下步驟:最大體積流量 qmax()或質(zhì)量流量 wmax(kg/h)；3m h正常體積流量 qn（）或質(zhì)量流量 wn（kg/h） ；3m h自控工程課程設(shè)計9正常情況下調(diào)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(zhì)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(zhì)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(diào)節(jié)閥口徑計算任務(wù)書序號項 目符 號單 位數(shù) 值1 23456789已知條件：被測介質(zhì)名稱被測介質(zhì)溫度最大質(zhì)量流量閥前壓力閥后壓力上游管內(nèi)徑上游管內(nèi)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(diào)節(jié)閥的類型，并據(jù)此查表得到壓力恢復(fù)系數(shù)lf根據(jù)已知條件可選單座閥(jp) ,壓力恢復(fù)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(shè)計10經(jīng)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(zhì)工況密度閥前壓力 1閥后壓力2 4.根據(jù)需要對 c 值進(jìn)行低雷諾數(shù)修正 計算調(diào)

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(diào)節(jié)閥的口徑為 187mm。6. 結(jié)論選定單座閥(jp)，取為選定口徑，非阻塞流工況，不作噪聲預(yù)估。結(jié)論與體會結(jié)論與體會課程設(shè)計終于完成了，首先要謝謝老師的耐心指導(dǎo)。通過這次課程設(shè)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(yīng)用，為以后畢業(yè)設(shè)計跟工作奠定了良好的實踐基礎(chǔ)，也使我對以前所學(xué)習(xí)的課程有更深刻的理解，實現(xiàn)了理論與實際相結(jié)合。同時也使自己明白了完成一個課程設(shè)計要有一定的步驟，根據(jù)所自控工程課程設(shè)計11學(xué)的自動化知識來完成本次的課

16、程設(shè)計。參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn)1hg/t2063620639-1998，化工裝置自控工程設(shè)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(diào)節(jié)閥口徑計算指南m.蘭州：化工部自控設(shè)計技術(shù)中心站，19914董德發(fā)，張?zhí)齑?自控工程設(shè)計基礎(chǔ)m.大慶：大慶石油學(xué)院，19995王驥程，祝和云.化工過程控制工程m .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003自控工程課程設(shè)計126萬輝,連喜增. 提高常減壓加熱爐熱效率的技術(shù)改造j. 石油化工設(shè)備技術(shù) , 2003,(04)7賴勝,孫德敏,吳剛,祁睿. 最優(yōu)自適應(yīng)廣義預(yù)測控制在常壓加熱爐中的應(yīng)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(shè)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(jié)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