联合站安全监测系统传感器设计十二

1、课 程 设 计课程 安全检测技术课程设计 题目 联合站安全监测系统传感器设计十二 （容积式流量计设计） 电子工程学院 安全工程专业 安全 班学号 学生 指导老师 徐 竟 天 二一三年六月安全检测技术课程设计任务书题 目联合站安全监测系统传感器设计十二（容积式流量计设计）学生姓名学号专业班级设计内容与要求课程设计主要完成某联合站安全监测系统硬件设计中容积式流量计的选型、应用及接线等。要求运用已学过各类传感器的知识，完成安全监测系统中传感器的原理、选型、厂家产品参数、接线等内容，将书本传感器的理论知识与厂家具体产品对应起来，使得可以真正理论联系实际。要求熟悉相关传感器的原理与硬件结构，学会计算机监

2、测系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监测系统硬件方案中传感器部分的能力。课程设计内容及基本要求如下：1.熟悉联合站工艺流程、监控目标及监控要求。2.学会常用的各种传感器（温度、流量、压力、液位等）参数及使用，了解其工作原理。3.课程设计中以容积式流量计为主，详细介绍所选流量传感器的工作原理、硬件组成、测量电路、使用时的注意事项。详细介绍所选流量传感器的厂家产品参数、接线、特点等参数。4.完成监测系统硬件方案设计，画出原理图。 5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。起止时间2013年6月17日 至 2013年6月23日指导教师签名年 月 日系（教研室）主任签名年 月 日学生签

3、名年 月 日 目录1 绪论11.1 课题研究的目的和意义11.1.1 课题研究的目的11.1.2 课题研究的意义11.2 原油计量监控系统技术研究现状和发展11.2.1 国内现状和趋势11.2.1 国外研究现状及趋势31.3 计量监控系统组成41.4 联合站原油计量工艺41.5 I/O点参数统计52 传感器介绍92.1 容积式流量计92.2 容积式流量计的分类92.3 容积式流量计原理92.4 容积式流量计的结构102.5 容积式流量计的优缺点112.6 容积式流量计的误差分析及解决对策122.6.1 误差分析122.6.2 解决对策132.7 容积式流量计性能的选择142.8 传感器的选型1

4、52.8.1 流量计的选型技巧152.8.2 LL系列流量计163 其他传感器选型183.1 电磁流量计193.2 涡街流量计（旋涡流量计）193.3 浮子流量计（转子流量计）193.4 科氏力质量流量计193.5 热式（气体）质量流量计193.6 超声波流量计203.7 涡轮流量计213.8 靶式流量计214 结 论22参考文献 23附录241 绪论1.1 课题研究的目的和意义1.1.1 课题研究的目的 联合站是油田生产中地面工程最关键的一环，是集油气分离、原油脱水、原油计量、稳定外输、油田注水、污水处理、消防及热力系统等为一体的综合生产过程。原油计量是油田开发生产中的一个重要环节

5、。随着国内大部分油田开发进入到后期产能递减，产液量增加，原有综合含水率上升，油井计量站规模增大。同时，联合站外来进液量波动增大，给原油准确计量和稳定外输带来很大的影响。目前我国大多数油田联合站的自动化水平还很低，还停留在人工手动状态，对物位、液量、压力和温度等过程参数都需要靠人工检测，人为误差大，严重影响生产效率及产品质量。针对联合站的实际情况以满足联合站原油外输计量生产要求，开发这一套原油外输计量监控系统，它能对生产现场实现原油计量高精度的远程集中化科学管理和实时的线控制：实现流程操作权自动化，保证生产的顺利进行。1.1.2 课题研究的意义 联合站原油计量监控系统的应用具有重要意义，计量结果

6、直接影响油田的效益和信誉，这套监控系统的研发具有以下重要意义： 1）将人工计量改为自动连续计量，人工取样化验改为自动连续检测，能够提供更及时、准确的信息。 2）实现计量站无人值守，减员增效，彻底改变计量站生产作业制度，改善了生产过程自动化生产管理水平。 3）在现场生产自动化的基础上，实现中控室信息处理自动化，提高了联合站生产过程自动化生产管理水平。 4）为保证油气田生产安全、平稳、优化运行提供了有力手段。外输过程必须在安全生产的前提下安排优化运行，以求得最好的经济效益。1.2 原油计量监控系统技术研究现状和发展1.2.1 国内现状和趋势 在我国，原油计量最早采用的技术基本上是沿用前苏联的模式，

7、特别是单井计量。我国是在2000年后采用液位自动控制连续量油法，2005年后兴起快速分离连续量油法的。我国计量控制系统最先采用的是DDZ-2型仪表，并且取得了一定的经济效益。但是这些常规仪表组成的控制系统在处理复杂控制系统，集中监控和控制精度等方面具有局限性。随着计算机在石油工业过程控制中的应用，尤其是西部塔里木、吐哈、准格尔三大盆地的开发个建设，油田生产过程中的自动控制和管理得到了明显的迅速的发展。SCADA系统，使308口油水井、19座计量站全部实现了自动化，成为我国第一个整装油田的自动化系统。随之东河塘、彩南、温吉桑、论库输油管线的建设，是我国油气田自动化实现了由单井、单个装置、单站自动

8、化向全油田、全线自动化的转变。此外，中原油田设计院研制的SG-50，中国石油大学研制的DMC-50D微机控制系统，承德石油学院研制的GWC-80型微机监控系统都将计算机成功的应用于原油计量监控系统的控制。 在油田生产过程中，要求外输计量系统有高准确度和高可靠性。原油产量的计量是油田开发中最基础的工作，原油计量是油田集输工艺中必要的计量环节，也是考核原油生产任务完成的依据。为此，1990年起，国内应用了高新技术与油田集输工艺相配套的油汽密闭在线计量工艺技术，解决了油田多年来未能解决原油产量不清、集输系统无法密闭运行的问题。原油动态计量技术，主要应用了密闭集输工艺与双容积自动计量分离器、涡轮气体流

9、量计、立式金属计量罐、系列原油腰轮流量计、FSH-K型原油含水率监测仪和微机自动采集处理相结合，成功地解决了油、气、水分级计量技术问题。通过几年的实践，仪器、仪表性能稳定，结构合理，计量准确，将计量误差控制在0.5%以下，弄清了原油外输的产量，从而有效地指导了各阶段的生产组织工作，原油损耗由2%下降到0.5%，提高了经济效益。 目前，按照原油天然气稳定轻烃交接计量站计量器具配备规范（5SY/T5398-91），原油外输计量必须采用容积式流量计作为体积计量器具。在国内众多的容积式流量计中，腰轮流量计，属刮板流量计和双转子流量计因其生产和应用技术比较成熟，在石油、石化企业得到了广泛的应用。 国内油

10、田联合站原油计量多用容积式计量，计量出体积流量后，再结合原油化验所得的原油密度计算出流量，贸易结算以质量流量进行交易，油田计量交接油量计算执行标准原油动态计量油量计算（GB9109.5）。 大庆石油管理局总外输计量站于1992年投用了一套由工业控制计算机和计量仪表组成的成套原油仪表计量系统，取得了良好的社会经济效益。大庆原油总外输计量站承担着大庆油田85%的原油外输计量任务，属国家一级计量单位。大庆石油管理局为了提高原油外输的计量精度，应新时期的管理需求，原油总外输计量站成套计量仪表进行更新换代，采用上海自动化仪表公司自动化仪表九厂开发的总线型微机控制装置，提高了计量水平。 我国参与投资的苏丹

11、1/2/4油田原油外输两级计算机计量及自动标定系统，采用法国FURHMAN公司生产的整装计量模块，不仅准确度高、可靠性好，而且可在线对流量计进行标定，并根据压力、温度和流量等参数实时进行流量补偿计算，给生产和管理带来极大方便。 本设计以延长某采油厂的原油处理为例。原油从井口采出，集输至计量间，经分离器量油（一般为手工量油，测量单井产液量、产气量）后，气、液混输至中转站，进行油、气、水三相分离（或气、液二相分离），分离后的油水混合液经外输泵升压并计量（介质为30-90的含水原油）后输往联合站，经游离水脱除器-一段加热炉-压力沉降罐-二段加热炉-电脱水器处理后成为净化原油（成品油），经外输油泵升压

12、后输至油库销售。整个过程中油水逐步分离，原油含水由高到低逐渐减少，介质中杂质含量不断下降。联合站是高温，高压，易燃，易爆的场所，是油田一级要害场所。安全生产就要对联合站进行计算机监控。整个处理过程详见如下简图1：图1 原油集输、计量工艺流程示意图1.2.1 国外研究现状及趋势 国外油田自动化监控工作已有几十年的历史了。一些先进的监控系统如监控与数据采集系统（SCADA）以及GPRS网络传输方式在国外各个油田早就开始应用了。50年代，美国海湾公司就建成了第一套自动化监控输送系统（LACT）装置，解决了原油的自动收集、处理、计量和输送问题。60年代，Arco油气公司的Iatan East Howa

13、rd油田PLC用于注水控制，并很快发展到报警、泵控等其他领域。80年代分布式监控系统就已经应用于石油行业。随着DCS系统采用一些先进的控制策略，使部分生产过程的控制得到了进一步优化。HONEYWELL公司的非线性液位控制可以适合进液的波动。美国通用公司的无模型控制器可以适合太滞后、时变温度控制等将检测与控制技术集一体，为油田集输控制提供了一体化解决方案。 英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据监测的地质情况自动控制油井的产量，保证地层原油达到最大采收率。美国LUFKIN公司推出PRC油井自动控制系统功能齐全，完全能够满足对油田抽油机进行全方位测控的需要。目前国外已将自动化技术提升到对原油的生

14、产、储运、销售等环节进行全面监控的现代化管理水平的高度。比如英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据地质情况自动的控制油井的产量，确保底层原油达到最大采收率。美国油田甚至将销售过程中温度影响体积的销售差额，也考虑设置到自动化管理系统中。1.3 计量监控系统组成 系统组成。原油计量监控系统采用上位工控计算机、下位分布式数据采集控制系统和RS-485总线构成DCS系统。系统组成如图2所示:图2 原油计量监控系统组成示意图 工控计算机选择台湾AD2VANTECH 公司IPC- 610, 配置奔腾PIV2G 的CPU, 256MB 内存, 80G 硬盘, 22 寸IBM 显示器, 带有RS- 232C

15、 标准通讯接口及打印机并行口。 分布式数据采集控制系统选用台湾ADVAN2T ECH 公司ADAM- 5000E。ADAM- 5017 模块实现模拟量的采集; ADAM- 5080 模块实现脉冲信号的输入；ADAM- 5051 模块实现开关量的输入；ADAM5024 模块实现压力、温度、外输的控制； ADAM- 5056 模块实现对外输泵、故障报警等的输出控制。 现场检测信号选用仪器:温度、压力检测选用德国E+H公司的一体化变送器;储油罐液位计选用德国E+H公司插入式单法兰智能液位计;可燃气体浓度检测选用深圳特安公司ES2000T-C4可燃气探测器。各检测信号均为420Ma标准模拟信号,经隔离

16、保护、安全栅接到ADAM5000系列模块。原油流量计量脉冲检测采用上海一诺有限公司双转子流量计LSZ)100J,输出信号为24VDC脉冲信号,通过ADAM5080计数通道采集。含水率检测采用西安思坦电子科技有限公司YS-200在线原油含水分析仪,经RS485直接通信采集含水率信号。1.4 联合站原油计量工艺 联合站原油计量系统通常由储油、加热、外输及计量监控四部分组成。联合站原油计量工艺流程如图3所示。图3 联合站原油计量工艺流程示意图1 进口阀 2 出口阀 3 外输泵 4 流量计5 含水分析仪 6 可燃气体浓度检测1.5 I/O点参数统计 根据联合站的工艺流程和各个设备的工作原理，整个监控系

17、统需要处理： 1）控制三相分离器上油室、水室的液位恒定。 2）监测三相分离器上油室、水室的液位、温度、压力及报警。 3）监测俩个沉降罐的油室、水室的液位、温度、压力及报警。 4）监测脱水泵、脱水器、加药泵、污水外输泵、外输泵各自前后的压力，控制各个泵的起、停，显示其运行状况及报警。 5）监测净化油罐、污水缓冲罐，过滤罐、加热炉的温度及液位及报警。 6）监测遍布整个战区的气体浓度及报警。 在详细统计完I/O点数后还要列出每个点的参数表，表1-1列出了三相分离器的参数列表。表1-1 三相分离器的模拟量I/O点参数表I/O位号变量名称变量说明I/O类型工程单位信号类型量程上限量程下限报警上限报警下限

18、偏差报警正常值1-1SISY一个三相分离器水室的液位AImmA10091151-2SISYK一个三相分离器水室的液位控制信号AOmA100080301050表1-2 数字量I/O点参数表I/O位号变量名称变量说明I/O类型正常状态信号类型信号上线信号下线逻辑极性2-1CIQD加药泵的起动DO1V240正2-2CIZK加药泵的运行状况DI1V240正根据联合站的流程图，先要列出统计出系统的I/O点数，系统的I/O点数如表1-3所示。表1-3 某油田联合站监控系统I/O变量表序号设备名称总点数控制要求AIAODIDO1一个三相分离器16水室的液位、温度、压力2*3=6油室的液位温度压力2*3=6油

19、室、水室液位恒定控制2*2=422个沉降罐4罐的液位、温度2*2=43一个脱水泵2脱水泵的液位、温度2*1=24一个脱水器2脱水器的液位、温度2*1=25一个加热炉2加热炉前后的 温度2*1=26 一个净化油罐2净化油罐的液位、温度2*1=27一个外输泵6泵的前后压力2*1=2控制泵的起停2*1=2泵运行状况显示2*1=28一个加药泵6泵的前后压力2*1=2控制泵的启停2*1=2泵运行状况显示2*1=29一个过滤罐2罐的液位、温度2*1=210一个污水外输泵6泵的前后压力2*1=2控制各个泵的启、停2*1=2泵运行状况显示2*1=2合计48324662 传感器介绍2.1 容积式流量计 容积式流

20、量计，又称定排量流量计（positive displacement flowmeter），简称PD流量计或PDF，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用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。 PD流量计一般不具有时间基准，为得到瞬间流量值需要另附加测量时间的装置。定排量测量方法可追朔到18世纪，20世纪30年代进入普遍商业应用。 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

21、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。 2.2 容积式流量计的分类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

22、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%。2.3 容积式流量计原理 目前常见的流量计主要有腰轮流量计、刮板流量计及双转子流量计三种，它们均属于容积式流量计，工作原理基本相同，下面仅以现场常用的腰轮流量计为例进行原理介绍。 腰轮流量计是我国七十年代引进国外先进技术自行生产的高精度容积式流量测量仪表，是大庆油田使用最多的一种流量计。其主要工作原

23、理及过程见下图： 转子与壳体间构成一个封闭的腔-计量室，转子是一对互为共轭曲线的腰轮，与腰轮同轴装有驱动齿轮，被测流体通过流量计时，进出口间的压力差推动转子旋转，转子之间用驱动齿轮相互驱动。由于计量腔的容积是一个固定值，所以被测液体的流量与腰轮转数成正比，通过与腰轮轴联接的一定传动比的变速机构、出轴密封机构和精度修正器变速后传递到计数器，计数器的累计值即是被测液体在某段时间内的体积流量。图4 腰轮流量计工作原理示意图 当流体由入口流入时，流体以静压P1均匀地作用在A转子上，A转子因力矩平衡而不转动，而B转子在流体作用下因仅一面受力，产生一转动力矩而转动，同时带动固定在同一轴上的驱动齿轮旋转，通

24、过驱动齿轮的啮合关系，A转子按箭头所示方向旋转，此时如b图阴影部分所示的流体被送至出口，随着转子位置的变化，转子B上力矩逐渐减弱，而转子A上则产生并逐渐加大转动力矩，当两转子都旋转900达到图c位置时，A转子产生的转动力矩最大，B转子上则无转矩，这样，两个驱动齿轮相互改变主从关系，两转子交替地把经计量室计量的流体连续不断地从流量计入口排到出口，达到计量目的，转子每旋转一周，向出口送出4倍计量室的体积量。因此，只要测得由转子与流量计壳体所构成的计量室的容积，测量转子的旋转次数，就可以得到累积流量，排除的流体总量为： Q=n·k·v 式中：Q- 总体积量 k- 转子旋转一周所形

25、成的计量腔个数 v- 单个计量腔容积 n- 转子旋转的次数 2.4 容积式流量计的结构 PDF品种繁多，结构形式亦多种多样，现举腰轮流量计作为范例说明。 腰轮流量计的构造框图如图5所示。流量计由测量部和计算部两大部分组成，必要时可附加自动温度补偿、自动压力补偿、发信器和高温延伸（散热）件等。 图5 腰轮流量计构造图 （1）计量室 腰轮流量计由一对腰轮和壳体组成，两腰轮是互为共轭曲线的转子，即罗茨（Roots）轮，与腰轮同轴装有驱动齿轮，被测流量推动转子旋转，转子间由驱动齿轮相互驱动。腰轮、计量室壳体一般由铸铁、铸钢或不锈钢制成，要根据流体腐蚀性及其工作压力、温度选用。计量室也有单独制成，与仪表

26、外壳分离，这样计量室就不承受静压，没有静压引起变形的附加误差。 （2）传动机构 传动机构包括磁性联轴器（或机械密封装置）和减速变速机构。变速调整机构由“齿轮对”组合而成。 （3）积算器和指示表头 积算器和指示表头类型较多，有指针式指示和数字式指示；有不带复位计数器和带复位计数器；也有带瞬时流量指示，带打印机，带设定部等等。 （4）自动温度补偿器 对被测介质温度变化影响进行连续自动补偿，有机械式、也有电气电子式。 （5）自动压力补偿器 对被测介质静压变化影响进行自动修正。 （6）发信器 发信器有多种形式，有接触式和非接触式。2.5 容积式流量计的优缺点 （1）优点 PDF计量精度高，基本误差一般

27、为±0.5R，特殊的可达±0.2R或者更高。通常在昂贵介质或需要精确计量的场合使用。 PDF在旋转流和管道组件流速场畸变时对计量精确度没有影响，没有前置直管段要求。这一点在现场使用中有重要意义。 PDF可用于高粘度流体的测量。范围度宽，一般为10：1到5:1，特殊的可达30:1或更大。它是直读式仪表，无需外部能源，可直接获得累计总量，清晰明了，造作简单。 在以体积流量计组合的间接法质量流量测量中，PDF与速度式等推导出体积流量计相比，它的体积是直接几何量，体积量的影响因素要单纯些。在不适合采取密度计测量的高压天然气测量中，不易处理的气体压缩系数，用PDF可间接求得。 （2）

28、缺点 PDF结构复杂，体积大笨重，尤其较大口径PDF体积庞大，故一般只适用于中小口径。与其它几类通用流量计（如压差式、浮子式、电磁式）相比，PDF的被测介质种类、介质工况（温度、压力）、口径局限性较大，适应范围窄。 由于高温下零件热膨胀、变形，低温下材质变脆等问题，PDF一般不适用于高低温场合。目前可使用温度范围大致在-30+160，压力最高为10MPa。 大部分PDF仪表只适用于洁净单向流体，含有颗粒，脏污物时上游需装过滤器，即增压减损，又增加维护工作，如测量含有气体的液体时必须装设气体分离器。 PDF安全性差，如检测活动件卡死，流体就无法通过，断流管系就不能应用。但有些结构设计（如Inst

29、aller公司腰流流量计）在壳体内置一旁路，当检测部件卡死，流体就可以从旁路通过。 部分形式PDF仪表（如椭圆齿轮式、腰轮式、旋转活塞式等）在测量过程中会给流动带来脉动。较大口径仪表还会产生噪声，甚至是管道产生振动。2.6 容积式流量计的误差分析及解决对策2.6.1 误差分析 （1）原油粘度对计量误差的影响由于容积式流量计的结构特点，实际应用中不可避免地存在漏失现象，直接影响着流量计的计量精度，这一漏失量与流经计量室的液体粘度成反比关系，漏失误差E可用公式表示为：E=k·Ac·P/(·Ac) 式中：K - 常数 Ac- 转子与壳体之间的间隙长度 P- 流量计前后的

30、压差 - 原油粘度Ac- 转子与壳体之间的间隙宽度 （2）原油温度对计量误差的影响 流量计转子与壳体、转子与转子之间有一定的间隙，这样，流体在流经计量腔时才能推动转子灵活自如地转动。由于流量计材质不同和受不同温度条件的影响而发生不同的变化，产生一定的漏失量。计算公式如下：E=E1-（t-t1）式中：E - 流量计实验时产生的误差 E1- 流量计检定条件下产生的误差 - 流量计计量腔体材质体积膨胀系数t - 流量计实验时油品温度t1- 流量计检定时油品温度 （3）原油压力对计量误差的影响 压力对流量计计量误差的影响表现在对计量腔容积和对原油体积两个方面。由于压力作用，流量计壳体的弹性变形，随着压

31、力增高，计量腔体积增大，由此引起转子与壳体之间的间隙增大，漏失量也随着增大。V=V·P·D/(L) 式中：V- 腰轮流量计计量腔体积变化量 - 转子与壳体之间的间隙长度 - 计量腔内径 - 壳体材质的纵向弹性模数 L - 壳体的厚度 P- 流量计检定与工作时的压差2.6.2 解决对策 1）完善流量计检定装置，条件允许时，应采用体积管对流量计实行在线检定； 2）改善现场环境条件，使流量计运行时的工况与检定时的工况基本相一致； 3）检定流量计时，液体的粘度应尽量与流量计实际测量液体的粘度基本相一致； 4）检定液的温度与实际测量液的温度差控制在±以内，否则要进行温度修正

32、； 5）流量计工作压力高于检定压力.a时，应进行压力修正，原油介质在管道或流量计内任意一点的压力应高于原油饱和蒸汽压，对于易汽化的液体，在流量计的下游应有一定的背压。2.7 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： 1）流量范围； 2）被测介质物性； 3）测量准确度； 4）耐压性能（工作压力）和压力损失； 5）使用目的； （1）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

33、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。 （2）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

34、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。 （3）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

35、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。 （4）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。 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

36、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。 （5）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。2.8 传感器的选型2.8.1 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避短选择自己最合适的流量计仪表。 （1）流量

37、计仪表选型的步骤如下 a.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)； b.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； c.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。 （2）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： a.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； b.流体特性方面：温度、压力、密度、粘度、化学腐蚀、磨蚀性、结垢、混相、

38、相变、电导率、声速、导热系数、比热容，等熵指数； c.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； d.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； e.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。2.8.2 LL系列流量计 由联合站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LL系列流量计，具体参数介绍如下： （1）特点特征 1）产品设计新颖、外形美观、结构合理。 2）低维护，低磨损，长寿命。 3）压力损失小，真正的重力流量计。

39、4）计量精度不受温度、压力、粘稠度变化影响。5）铝、铸铁、铸钢和不锈钢可供选择。 （2）相关技术参数 1）工作压力（M Pa)：0.6、1.0、1.6、2.5、4.0 2）工作温度：LL-A系列（-20- +60）、LL-E、L系列（-41- +60） 3）准确度等级：0.5级、0.2级 4）流量范围：m³/h 5)主要构件材料及公称压力 6)腰轮流量计产品标记 （3）应用范围 广泛应用于石化、电力、冶金、交通、国防以及商贸等部门对油品的计量。 3 其他传感器选型 流量计选型是指按照生产要求，从仪表产品供应的实际情况出发，综合地考虑测量的安全、准确和经济性，并根据被测流体的性质及流动

40、情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的型式和规格。 流量测量的安全可靠，首先是测量方式可靠，即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。 在保证仪表安全运行的基础上，力求提高仪表的准确性和节能性。为此，不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。 为保证流量计使用寿命及准确性，选型时还要注意仪表的防振要求。在湿热地区要选择湿热式仪表。 正确地选择仪表的规格，也是保证仪表使用寿命和准确度的重要一环。应特别注意静压及耐温的选择。仪表的静压即耐压程度，它应稍大于被测介质的工作压力，一般

41、取1.25倍，以保证不发生泄漏或意外。量程范围的选择，主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载，损坏仪表；选大了，有碍于测量的准确性。一般选为实际运行中最大流量值的1.2一1.3倍。 流量计选型是指按照生产要求，从仪表产品供应的实际情况出发，综合地考虑测量的安全、准确和经济性，并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的型式和规格。 流量测量的安全可靠，首先是测量方式可靠，即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。例如，对发电厂高温高压主蒸汽流量的测量，其安装于管道中的一次测量元件必须牢固，以

42、确保在高速汽流冲刷下不发生机构损坏。因此，一般都优先选用标准节流装置，而不选用悬臂梁式双重喇叭管或插入式流量计等非标准测速装置，以及结构强度低的靶式、涡轮流量计等。燃油电厂和有可燃性气体的场合，应选用防爆型仪表。 在保证仪表安全运行的基础上，力求提高仪表的准确性和节能性。为此，不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。发电厂主蒸汽流量测量，由于其对电厂安全和经济性至关重要，一般都采用成熟的标准节流装量配差压流量计，化学水处理的污水和燃油分别属脏污流和低雷诺数粘性流，都不适用标准节流件。对脏污流一般选用圆缺孔板等非标准节流件配差压计或超声多普勒式流量计，而粘

43、性流可分别采用容积式、靶式或楔形流量计等。水轮机人口水量、凝汽器循环水量及回热机组的回热蒸汽等都是大管径（ 400mm以上）的流量测量参数，由于加工创造困难和压损大，一般都不选用标准节流装置。根据被测介质特件及测量准确度要求，分别采用插入式流量计、测速元件配差压计、超声波流量计，或采用标记法、模拟法等无能损方式测流量。 为保证流量计使用寿命及准确性，选型时还要注意仪表的防振要求。在湿热地区要选择湿热式仪表。 正确地选择仪表的规格，也是保证仪表使用寿命和准确度的重要一环。应特别注意静压及耐温的选择。仪表的静压即耐压程度，它应稍大于被测介质的工作压力，一般取1.25倍，以保证不发生泄漏或意外。量程

44、范围的选择，主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载，损坏仪表；选大了，有碍于测量的准确性。一般选为实际运行中最大流量值的1.2一1.3倍。 安装在生产管道上长期运行的接触式仪表，还应考虑流量测量元件所造成的能量损失。一般情况下，在同一生产管道中不应选用多个压损较大的测量元件，如节流元件等。 常用流量计选型须知：3.1 电磁流量计 测量各种酸、碱、盐等腐蚀液体；各种易燃，易爆介质；各种工业污水，纸浆，泥浆等。电磁流量计不能用于测量气体、蒸气以及含有大量气体的液体.不能用来测量电导率很低的液体介质,不能测量高温高压流体。 他的技术特点：全数字处,抗干扰能力强、精度高,测量范围宽,可达1:150、

45、无机械可动部件,无阻流部件,几乎没有压力损失、测量结构不受流速分布,压力,温度密度,粘度影响、可根据用户需要进行现场在线修改量程。3.2 涡街流量计（旋涡流量计） 涡街流量计,主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。 3.3 浮子流量计（转子流量计） 它可以用来测量液体、气体、以及蒸汽的流量，特别适宜低流速小流量的介质流量测量。 3.4 科氏力质量流量计 质量流量计广泛应用于石化等领域，是当今世界上最先进的流量测量仪表之一。 3.5 热式（气体）质量流量计 它适

46、合单一气体和固定比例多组份气体的测量。 典型应用： 工业管道中气体流量测量 、燃气过程中空气流量测量 、烟囱排出的烟气流量测量 、水处理中瀑气流量测量 、水泥，卷烟，玻璃厂生产过程中气体流量测量压缩空气流量测量 、天然气，煤气，液化气，火炬气，氢气等气体流量测量 、钢铁厂加气流量测量 。3.6 超声波流量计 目前我国只能用于测量200以下的流体。强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。 其工作原理是： 当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速。零流量时，两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同（唯一可实际测量零流量的技术）

47、，液体流动时，逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。 其中： 为声束与液体流动方向的夹角 M,为声束在液体的直线传播次数 D 为管道内径 Tup 为声束在正方向上的传播时间 Tdown 为声束在逆方向上的传播时间 T=Tup Tdown 主机技术参数： 1)测量精度：优于1，重复性，优于0.2% 2)测量周期：500ms (每秒2次，每个周期采集128组数据) 3)工作电源：85264VAC/隔离24VDC（F4型836VDC） 4)最大流速：64m/s(流速分辨率0.001m/s) 5)显 示：2×10汉字背光液晶可显示瞬时流量及正、负、净累积流量、流速等 6)操 作：

48、4×4轻触键盘 (F4主机磁性4按键) 操作 7)信号输入 a.3路4-20mA模拟输入,精度0.1%,可输入压力、液位、温度等信号 b.2路三线制PT100铂电阻 8)信号输出 a.1路隔离RS485输出 b.1路4-20mA或0-20mA输出 c.1路隔离OCT (脉冲宽度61000ms之间可编程，默认200ms) d.1路继电器输出 (脉冲宽度200ms ) 9)通讯协议 a.MODBUS协议，M-BUS协议，海峰FUJI扩展协议防护等级：传感器IP68，F4主机IP68，其余主机IP65 防爆等级：EXdBT4 (TDS-100F2型)3.7 涡轮流量计 涡轮流量计广泛应用于

49、以下一些测量对象：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体等。 3.8 靶式流量计 靶式流量计的适应性最强，它能测量其它流量计不能工作的场合，特别是高粘度高温低雷诺数的介质，但是价格稍高。 总之，没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应的不同的测量方式和结构，要求不同的测量操作、使用方法和使用条件每种型式都有它特有的优缺点。因此，应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的，既安生可靠又经济耐用的最佳型式。4 结 论 联合站安全监控系统是联合站管理中很重要的一部分。随着联合站开发进入高含水后期，联合站工艺过程更加复杂，采用人工监控和常规仪表监控已很

50、难满足生产要求。随着计算机监控系统的出现应用，可以满足相应的技术要求。它采用计算机技术与自动化仪表相结合，对工业生产过程中的各种工艺参数进行处理、运算、显示和控制。一般由一下几个部分组成：计算机（含可视话的人机界面）、输入输出装置（板卡），监测装置、变送机构等。  本次课程设计主要是对联合站进行计算机监控系统的硬件设计，其中工艺流程中分离器流程实现气液分离，油罐区加热炉等流程则实现油水分离，进而完成对原油的储存，保证油料高品质的外输。  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，