油气储运自动化技术培训教程

西南石油大学石油工程学院梁光川2007年4月新疆油田集输培训班——储运自动化技术油气储运自动化技术1第一章工业自动化基本概念新疆油田集输培训班——储运自动化技术2

利用各种仪表和设备代替人的一些复杂性、重复性的劳动，按照人们所预定的要求，自动的进行生产和操作，这种管理生产的办法，称为工业生产自动化。同其它工业生产一样，在石油和天然气开采和储运工艺过程中，也可以广泛地采用自动化技术。比如，在采输工艺管线和各类站库上装有各种自动化仪表，对原油及天然气的压力、温度、流量、液位等参数进行自动检测和调节。也可采用一“三遥”装置，对远距离泵站的单井的油气压力和温度进行遥测，对井口电动球阀进行遥控，对其阀位状态进行遥讯。自动化系统是由自动检测系统、自动信号联锁保护系统、自动操作系统、自动调节系统组成。自动调节系统在石油、天然气开采和储运中应用最多，也是最主要的系统。第一章工业自动化基本概念31.1自动调节系统概述

自动调节系统的组成第一章工业自动化基本概念人工调节系统4

自动调节系统的组成第一章工业自动化基本概念5第一章工业自动化基本概念自动调节系统方框图

在研究自动调节系统时，为了更清楚地表示出一个自动调节系统各个组成部分之间相互影响和信号联系，便于系统分析研究，一般利用方框图来表示调节系统。6第一章工业自动化基本概念方框图的意义

1）调节对象：被控制的设备和机器2）被调参数：按照工艺要求，那些需要调节或者稳定在某一值上的参数。包括：液位、流量、温度、压力等。3）干扰：影响被调参数的各种外界因素。4）调节阀输出q：q既是调节阀的输出，也是自动化装置的输出。q又称为调节参数，是调节阀调节的流量参数。调节参数能改变被调参数，使被调参数稳定在工艺要求的给定值上。7第一章工业自动化基本概念

5）调节器输出p：称为调节信号。它是根据偏差信号e的大小，发出的一个去控制调节阀开启度的信号。6）变送器输出z：称为测量信号，它是变送器测量被调参数并转换成为与被调参数成正比的信号。7）给定信号x：其大小是根据工艺要求的给定值大小预定的，可以由调节器给出，也可以由其它仪表加给调节器。8）偏差信号e：在自动调节系统中，一般规定:e=z-x。e为正时为正偏差，为负时为负偏差。8第一章工业自动化基本概念对自动调节系统的几点说明开环与闭环

通过自动调节系统方框图，我们从系统信号的传递路线上来看，从调节对象开始，经过一连串的自动化装置又回到调节对象，形成一个闭合环路，我们把这样的系统叫做闭环系统。反之，若信号从一个环节到另一个环节，不构成闭合环路的系统，就叫做开环系统。从前图中，可以看出，变送器是实现闭环系统的主要环节，它随时了解被调参数的变化情况，将测量值送给调节器，使调节器一有偏差就发出调节信号，使调节阀动作，纠正偏差。因此闭环系统比开环系统更具有优越性，在工业生产中得到广泛的应用。9第一章工业自动化基本概念正反馈与负反馈闭环系统中，把输出的信号通过变送器又引回到输入端来的做法称为反馈。反馈信号与给定信号相减为负反馈，反之为正反馈。在自动调节系统中都采用负反馈，因为当被调参数y受到干扰的影响而升高时，反馈信号z将高于给定信号x，经过比较偏差信号e将为正值，此时调节器将发出信号使调节阀动作，被调参数y减少，从而使被调参数回到给定值，这样就达到了调节目的。调节器的正作用与反作用对实际的调节器来说，当测量信号x增加时，偏差信号e亦增加，调节器输出p也增加，这就是正作用调节器。反之，当测量信号z增加，调节器输出p反而减少，这就是反作用调节器10第一章工业自动化基本概念调节仪表分类一个自动调节系统由一组调节仪表（又称为自动化装置）和调节对象组成。调节仪表种类繁多，按仪表能源不同，可分为气动调节仪表和电动调节仪表两类。气动单元组合仪表II型（QDZ－Ⅱ）：以0.14MPa的压缩空气为能源，仪表之间的信号为0.02～0.1MPa的压力信号电动单元组合仪表DDZ－Ⅱ：交流220V，仪表信号为0～10mA直流电流信号。DDZ－Ⅲ：直流24V，仪表信号为4～20mA直流电流信号。11第一章工业自动化基本概念自动调节系统的工作原理

通过前图中液位调节系统为例，分析简单调节系统的工作原理。假设工艺要求将罐内液位稳定在6m，罐内介质为水。我们采用DDZ一Ⅱ组合仪表反作用电动调节器和电动差压变送器去测液位。如果取变送器量程为0～l0mH2O，则不难求出x＝6mA。设液位开始稳定在6m,此时qi＝q0，调节阀不动作。当干扰产生，即qi增加，h上升，大于6m，经变送器测量，其输出z必然增加，大于6mA，偏差e增加，经反作用调节器后输出p减小，使正作用调节阀开度增大，流量q0增加，使h下降到6m，并维持h不变，达到调节目的。12第一章工业自动化基本概念1.2自动调节系统的过渡过程系统的静态与动态

在自动化领域内，把被调参数不随时间变化的平衡状态称为系统的静态，而把被调参数随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。当一个自动调节系统的输入（给定和干扰）和输出恒定不变时，整个系统处于一种相对的平衡状态，系统的调节器、变送器、调节阀等环节都不改变原先的状态，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态就是静态。假若一个系统原来处于相对平衡状态即静态，由于干扰的作用而破坏了这种平衡时，被调参数就会跟着变化，从而使调节器等自动化装置也就会改变调节参数以克服干扰作用的影响，并力图使系统恢复平衡。从干扰发生开始，经过调节，直到系统重新平衡为止，在这段时间内，整个系统的各个环节和参数都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。一个自动调节系统在正常工作时，总是处于动态过程中。显然，研究的重点应是系统的动态。13第一章工业自动化基本概念自动调节系统的过渡过程

自动调节系统在动态过程中，被调参数是不断变化的，它随时间变化的过程称为自动调节系统的过渡过程。过渡过程是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程；是调节作用不断克服干扰作用影响的过程。分析系统常用的阶跃干扰

干扰有各种情况，而且有大有小，有的干扰来得很快，有的干扰则比较缓慢。在分析和设计调节系统时，为了安全和方便，常选择一些定型的干扰形式，其中最常用的是阶跃干扰。14第一章工业自动化基本概念各种过渡过程的形式

自动调节系统在阶跃干扰作用下的调节过程有如图几种形式。非振荡衰减过程衰减振荡过程等幅振荡过程发散振荡过程被调参数在给定值的某一侧做缓慢变化，没有来回波动，最后维持在某一数值上被调参数在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。被调参数在给定值附近来回波动，但波动幅度逐步减少，最后稳定到某值。被调参数来回波动，且波动幅度逐渐增大，离给定值越来越远。15第一章工业自动化基本概念调节系统的品质指标

调节系统的过渡过程是衡量调节系统品质的依据。一个调节系统受了阶跃干扰以后，被调参数偏离给定值，调节器有一个偏差值输入，这时自动调节系统开始进行调节以使偏差消除，但是被调参数恢复原值不是一瞬间就可以完成的，是要经过一个调节过程才能逐渐接近给定值的。这个调节过程好坏通常可由四个指标来衡量。最大偏差a衰减比λ调节时间余差16第一章工业自动化基本概念1.3调节对象的特性

自动调节系统由自动化装置和调节对象组成。前面已经指出，系统的调节质量与组成系统的每一个环节的特性都有关系，特别是调节对象的特性对调节质量的影响最大。各种对象千差万别，有的对象很稳定，操作很容易，有的对象则不然，只要稍不小心就会超越正常工艺条件，甚至造成事故。调节对象是调节系统一个重要环节。调节作用和干扰作用是对象的输入量，被调参数是对象的输出量。由对象的输入量至输出量的信号联系称为通道。调节作用至被调参数的信号联系称为调节通道；干扰作用至被调参数的信号联系称为干扰通道。所谓调节对象特性是对象受到干扰作用或调节作用后，被调参数是如何变化的，变化快慢及最终变化的数值等。在石油开采、处理及储运过程中，常见的对象是各类罐、换热器、分离器、加热炉、泵和压气机等，这些调节对象特性很复杂。17第一章工业自动化基本概念描述对象的特性参数放大系数K对象的输出变化量与输入变化量之比。放大系数越大，输入量的变化对输出量的影响越大。

滞后时间（包括：纯滞后、过渡滞后）

时间常数T

对象特性的数学描述

对象特性可以用微分方程加以描述。举例18第一章工业自动化基本概念描述对象的特性参数19第一章工业自动化基本概念描述对象的特性参数20第一章工业自动化基本概念用微分方程描述对象的特性21第一章工业自动化基本概念对象特性的测取

应用数学描述方法求取对象的特性。虽然它具有较大的普遍性，然而在石油储运中，许多对象的特性很复杂，往往很难用数学的方法直接求出来，即使求得，也往往忽略了很多次要因素，做了许多近似的假定，这样求得的对象特性，要直接用来做为合理组成自动调节系统的依据往往令人不放心。因此，在实际工作中，我们常常用实验的方法来研究对象的特性，它可以比较可靠地得到对象的特性，也可以对数学方法得到的对象特性加以验证和修改。所谓对象特性实验测取法就是在我们所要研究的对象上，加上一个人为的干扰作用（输入量）然后，测取表征对象特性的物理量（输出量）随时间变化的规律，得出一系列实验数据（或曲线）。这些数据或曲线就可以用来表示对象的特性。对象特性的实验测取方法很多，这些方法往往是以所加干扰的形式不同来区别的。22第一章工业自动化基本概念

这种方法比较简单，如果输入量为流量，只要将阀门的开度做突然的变化，便可以认为施加了阶跃干扰。输出参数的变化过程可以利用原来的仪表记录，不需要增加仪器设备，测试工作量也不大。总的来说，反应曲线法是一种比较简易的动态特性测试方法。这种方法的缺点主要是因为对象一般较为复杂，干扰因素很多，容易受到外来因素的影响，因而测试精度受到限制。为了提高精度，就必须加大所施加的输入作用幅值，可是这样做就意味着对正常生产的影响增加，工艺上往往不允许。一般所加干扰作用的大小取额定值5％～10%。反应曲线法

对象的反应曲线，就是对象在阶跃干扰下，输出量y随时间t变化的规律。假定在时间t0之前，对象处于稳定工况，输入、输出量都保持在某一稳定的初始值上，在t0时突然加一个扰动量x0，然后保持不变，这就是阶跃干扰。在阶跃干扰作用下，对象输出量y随时间t的变化规律画成曲线，便是对象的反应曲线。23第一章工业自动化基本概念矩形脉冲法

当对象处于稳定工况下，在时间to突然加一阶跃干扰，幅值为x0，到t1时突然除去阶跃干扰，这时测得的输出量随时间的变称曲线称为对象的矩形脉冲响应特性，而这种干扰称为矩形脉冲干扰。用矩形脉冲干扰测取对象特性时由于加在对象上的干扰经过一段时间后被除去，因此干扰的幅度可以取得比较大，以提高测试精度。对象的输出量又不致于长时间偏离给定值，对正常生产影响小，所以是一种常用的方法。但测试时往往由于阀门的变差而使输入信号不能恢复至原来的数值，而影响测试精度，而且数据处理要比阶跃反应曲线法复杂一些。24第一章工业自动化基本概念1.4基本调节规律

调节器总是按照人们事先规定好的某种调节规律动作，这些规律都是长期生产实践的总结；调节器可以具有不同的工作原理和各种各样的结构形式，但是它们的动作规律却不外乎有几种类型。工业上常见的调节器的基本调节规律有：比例调节规律积分调节规律微分调节规律比例积分调节规律比例积分微分调节规律25第一章工业自动化基本概念26第一章工业自动化基本概念27第一章工业自动化基本概念28第一章工业自动化基本概念29第二章自动化检测仪表新疆油田集输培训班——储运自动化技术30

检测仪表是生产自动化系统的最基础、最重要的组成部分之—，其可靠性和精度直接影响系统工作的可靠性和技术性能。熟悉检测仪表的工作原理对正确地选择、合理地使用和维护仪表以及正确地设计自动化系统冶重要意义。由于油气储运系统输送介质的物理化学性质、成份、高压大排量及所使用设备等方面的特点、使得油气储运系统(特别是油气长输管道)自动化系统中所使用的检测仪表与一般生产过程相比有一定特点或特殊要求。这里主要介绍储运系统中常用的温度、压力、流量、液位、分析及其它类型的选择仪表。第二章自动化检测仪表312.1油气储运检测仪表的特点和分类组成

特点(1)油气的成份复杂，有些成份具有腐蚀性，因此，要求所用仪表材质有相应的耐腐蚀性能。(2)油气中或管线腐蚀所形成的杂质，可能会堵塞仪表，因此，要求仪表或其附属部件有一定的抗堵和消除堵塞的功能。(3)输送压力和排量都较大，要求仪表有较高的承压能力和较大的动态工作范围。(4)油气是易燃易爆物，因此，要求仪表必须符合防爆等级要求。(5)许多储运系统的管线或场站通过气候和地理环境非常恶劣的地带，这些地方的仪表或场站是无人值守的，因此，要求仪表有很高的可靠性。管道上需要检测的过程变量主要有压力、温度、流量、液位和成份量(原油含水量、密度、烟气含氧量及油、气中各种成份的含量等)，此外还有泵、压缩机、电机(或柴油机、燃气轮机)的转速、振动量及电压、电流等。第二章自动化检测仪表32第二章自动化检测仪表组成和分类组成传感器：传感器也称检测元件、敏感元件，其作用是感受被测量的变化，并转换成与之成单值函数关系的输出信号。变送器：变送器的作用是将传感器的输出信号转换成统一标准信号，送给显示器或其它仪表和控制装置。显示器：显示器的作用是向观察者显示被测量数位的大小，有指示、数字、屏幕三种形式。33第二章自动化检测仪表分类按被测量不同分类：分为温度、压力、流量、液位、成份、转速、位移、振动、电压、电流及功率等仪表。按输出信号不同分类：分为模拟量（电压或电流）、数字量（含开关量、频率量、数字量）等仪表。按显示不同分类方式：分为指示式、记录式、累积式、远传式、信号式等仪表。按所使用能源不同分类：分为电动式、气动式、液动式等仪表。检测仪表的防爆问题342.2温度检测仪表

温度是表征物体冷热程度的物理量。在输油、气生产过程中，温度是关键性的测量参数之一。在油气管道上，温度检测仪表均采用接触式。现场就地指示仪表选用金属温度计居多，玻璃温度计采用较少。远传的温度检测仪表选用热电偶、热电阻(或温度变送器)，特别是热电阻(例如铂热电阻)应用最广。第二章自动化检测仪表35接触式温度仪表第二章自动化检测仪表36第二章自动化检测仪表双金属温度仪表原理、双金属温度信号器特点：测量范围大，体积小，结构简单，示值清晰，具有一定抗振性能，适合一般无腐蚀性气液介质温度的就地连续测量，但精度不高。37第二章自动化检测仪表热电偶温度仪表特点：热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的，它的测温范围很广，可测量生产过程中0～1600℃范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。这类仪表结构简单、使用方便、测温准确、可靠，便于远传、自动记录和集中控制。38第二章自动化检测仪表组成：热电偶测温系统主要由三部分组成：热电偶、测量仪表和导线。其中，热电偶是必不可少的测温元件，它是由两种材料不同的导体A和B焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受被测温度，称热电偶工作端(或称热端)，另一端与导线连接称为自由端(或称冷端)；测量仪表是用来检测热电偶产生的热电势信号的，可以采用动圈仪表或电位差计；导线用来连接热电偶与测量仪表。39第二章自动化检测仪表热电阻温度仪表测温元件是热电阻，其原理是利用金属热电阻的电阻值随温度的改变而改变的特性进行温度测量的。当温度发生变化时，热电阻发生变化，通过测量电桥转换成电压或电流信号，然后送至显示仪表以指示或记录被测温度。常用的铂热电阻和铜热电阻。光纤光栅温度应变传感器

光纤传感是一种崭新的传感技术。光纤光栅是近几年发展最为迅速的光纤无源器件。它是利用光纤材料的光敏性，在光纤纤芯内形成空间相位光栅，从而在纤芯内形成一个窄带（透射或反射）滤波器。利用光纤光栅可制成用于检测应力、应变、温度等诸多参量的光纤传感器，其中光纤测量温度和压力较为成熟。特点：不受任何电磁干扰，并且安全防爆、可靠，可以在恶劣的环境下对形状复杂的温度场进行实时快速的检测和定位，且具有多点分布式检测及传输为一体的优点。40第二章自动化检测仪表温度变送器DWB型温度变送器，能与常用的各种热电偶和热电阻配合，将某点温度或温差转换成统一的电流（4-20mA）或电压信号(1-5V)，属于DDZ－Ⅲ型电动单元组合式检测控制仪表中的变送器类。其总体结构如下图。方框中空心箭头表示供电回路，实线箭头表示信号回路。变送器在线路结构上分为量程单元和放大单元。

现在已经有利用集成电路技术，把变换电路做成小型模件，安装在铂电阻或热电偶的接线盒内的变送器，可直接输出4－20mADC的统一信号，直接安装在现场，使用非常方便。41第二章自动化检测仪表温度检测仪表的选择与安装温度检测仪表测量范围的选择正常测量值在仪表测量范围上限的2/3左右，最高不压超过90%。要求以标准信号传输的场合，应选用温度变送器，一个测量点需要两地显示或要求备用时，应选用双支式检测元件。测温元件的安装在测量管道温度时，应保证测温元件与流体充分接触，以减少测量误差，因此要求安装时测温元件应迎着被测介质流向插入，至少须与被测介质正交；测温元件应处于管道中流速最大处；油罐上安装的温度计，其长度不宜小于500mm，安装位置应高于油罐加热盘管600mm。422.3压力检测仪表

压力检测仪表按其作用可分为液柱式、弹性式、压力传感式与活塞式四类。用于油气储运过程检测的主要有弹性式和传感式。第二章自动化检测仪表43第二章自动化检测仪表压力检测仪表的选择与安装

（1）仪表类型和精度的选用必须满足生产工艺的要求，需要在控制室内显示的压力仪表一般选用压力变送器。（2）测量范围的选择：测量稳定的压力时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的2/3-1/3；测量脉动压力(如泵、压缩机和风机等出口压力)时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/2-1/3；测量高、中压力(＞4MPa)时，正常操作压力位不应超过仪表测量范围上限值。44第二章自动化检测仪表（3）安装要求：取压点要在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、交叉、死角、或其它易形成游涡的地方；测量流动介质时，应使取压点与流动方向垂直，测量液体压力时，取压点应在管道下部；测量气体压力时，取压点应在管道上部。测量低压的压力表或变送器的高度，宜与取压点的高度一致，就地安装的压力表，不应固定在扳动较大的工艺设备或管道上；测量高压的压力表安装在操作岗位附近时，宜距地面1.8m以上或在仪表正面加保护罩。452.4流量检测仪表差压式流量计容积式流量计涡轮式流量计超声波流量计质量流量计流量开关流量检测仪表的辅助设备：过滤器、消气器等。流量检测仪表的选用第二章自动化检测仪表462.5液位检测仪表分为直读式、浮力式、电气式、声波式、核辐射式、雷达式等。2.6过程分析仪表分析仪表主要用来分析介质中各种组份的含量，分析结果可以供显示、报警或参与闭环控制。过程分析仪表的特点是专用性强，每种分析仪的适用范围都很有限，同一类分析，即使具有相同的测量范围，但由于待侧的试样的背景不同，并不—定适用。油气处理和输送工艺中过程分析仪表种类很多，如测量油品密度粘度的密度计粘度计，测天然气成份的色谱仪，H2S分析器，原油含水分析器，氧分析仪，露点仪和可燃气体报警器等等。第二章自动化检测仪表47第三章自动调节系统介绍新疆油田集输培训班——储运自动化技术48

所谓简单调节系统是指出一个变送器、一个调节器、—个调节阀和一个对象构成的闭环调节系统。因此也称为单回路调节系统。简单调节系统在储运自动化中应用很多，例如大型油气处理联合站，简单调节系统多达100多个。本章将介绍简单调节系统的调节方案设计、工艺控制流程图的画法、调节器的参数整定方法、简单调节系统的投运等有关知识。第三章自动调节系统介绍493.1调节方案设计包括：被调参数的选择、调节参数的选择、仪表的选择。被调参数的选择自动调节系统是为生产过程服务的，被调参数的选择和工艺生产密切相关。根据工艺生产要求选择被调参数有两个途径：一是以工艺控制指标(温度、压力、流量、液位等)为被调参数的，称为直接指标控制；二是工艺按质量指标进行操作时，照理应以质量指标作为直接指标进行控制，但由于目前尚缺乏各种合适的获取质量信号的仪表，即使能够取得信号让很微弱，而且需要进行再放大相处理，几经转换测量滞后必然很大，只好采用间接指标控制，一般取与直接质量指标有单值关系而反应快的参数，如温度、压力、流量等间接指标为被调参数，这是目前切实可行的方法。第三章自动调节系统介绍50被调参数的选择原则要正确地选取被调参数，必须了解工艺过程和工艺特点对控制的要求，选择被调参数的原则如下：(1)尽量采用直接指标作为被调参数。(2)当无法获得直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标有单值关系的间接指标作为被调参数。(3)作为被调参数，必须能够获得测量信号并有足够大的灵敏度。(4)选择被调参数，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。(5)被调参数应是独立的可调的。第三章自动调节系统介绍51调节参数的选择当被调参数确定以后，接着就要考虑影响被调参数波动的干扰因素有哪些，采用什么手段去克服，选用哪个参数去克服干扰最有效，最能使被调参数回到给定值上。我们经常把这个被选择来克服干扰的参数称为调节参数。调节参数最多见的是流量参数。干扰变量是由干扰通道施加到对象上，起着破坏作用，使被调参数偏离给定值。调节参数由调节通道施加到对象上，使被调参数回复到给定值上，起着校正作用。这是一对矛盾的变量，它们都与对象特性有密切关系。所以，在调节参数的选择时，要认真分析对象的特性。第三章自动调节系统介绍52调节参数的选择原则根据被调对象的特性，按如下原则选择调节参数：(1)在简单调节系统中，理想情况是要求对象调节通道放大倍数要适当大，时间常数要适当小，滞后时间最小，使调节作用更为有效。(2)对象的干扰通道时间常数应尽可能的大，放大倍数尽可能小，使干扰作用点尽量靠近调节阀，加大对象干扰通道的容量滞后，减小对被调参数的影响。(3)在确定被调参数后，对对象进行干扰分析，找出能使被调参数发生变化的所有干扰。由于调节阀只能调节流量参数，所以在众多干扰中再找出流量干扰参数，在这些流量干扰参数中，找出对被调参数影响最大，滞后最小，灵敏度最高的一个作为调节参数。(4)在选择调节参数时，还要考虑到工艺的合理性与生产的经济性，尽可能地降低物料与能量的消耗。(5)所选择的调节参数在工艺上是允许变化的。第三章自动调节系统介绍53调节参数的选择示例

第三章自动调节系统介绍被调参数T方案一调节q1方案二调节q2方案一调节q354调节仪表的选择在选择了被调参数、调节参数后，再选择单元组合仪表，便可以组成一个简单调节系统。现今常用有DDZ－Ⅱ、DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表，也有采用DDZ－Ⅱ、DDZ－Ⅲ型仪表与气动调节阀混用。根据现场的具体情况，在易燃易爆场合可选用DDZ－Ⅲ型较好。单元组合仪表确定以后，主要对调节器、变送器、调节阀进行选择。调节器的选择调节规律的选择（1）比例调节器适用于调节通道滞后较小，负荷变化不大，工艺上没有提出无静偏差的要求的系统。如中间储罐的液位，精馏塔液位以及不太重要的蒸汽压力调节系统等。第三章自动调节系统介绍55（2）比例积分调节器使用最多，应用最广泛。它适用于调节通道滞后较小，负荷变化不大，工艺参数不许存在静偏差的调节系统，如流量、压力和要求严格的液位调节系统。（3）比例积分微分调节器适用于容量滞后较大，负荷变化大，调节质量要求高的调节系统。目前较多的应用在温度调节系统。调节器正反作用的选择调节器装有实现正、反作用的开关，当选正作用调节器时，将开关打向“正”，选反作用调节器时，将开关打向“反”即可。调节器正、反作用的选择要与调节阀气开或气关的选择以及调节对象作综合考虑，最终要构成一个负反馈系统。第三章自动调节系统介绍56调节器正反作用的选择示例1调节器反作用－调节阀气关式2调节器正作用－调节阀气开式

第三章自动调节系统介绍57变送器的选择与安装变送器是调节系统的“眼睛”，也是系统进行调节作用的依据。所以，要求它能准确地、及时地反映被调参数的状况。假如测量不准确，则会产生失调或误调，影响之大不容忽视。变送器的量程选择，首先要根据生产工艺的要求，得到被调参数的给定值，然后，取给定值的(1.5～2.0)倍为所选的变送器量程，最后查找有关厂家仪表产品目录来选定。目前，工厂制造的变送器大多数是线性的，即变送器的输出与输入之间成正比例关系，惯性小，出厂时经过严格调整，所以测量变送的特性问题集中在测量元件上，在设计调节系统时，需认真考虑测量元件的特性及安装点的选择对调节过程的影响及解决办法。第三章自动调节系统介绍58测量元件安装点选择不合适会带来纯滞后，称为测量滞后。第三章自动调节系统介绍

(1)测量的传递滞后在使用气动单元组合仪表时比较明显，对于电动单元组合仪表可忽略不计。实现集中控制后，调节器安装在控制室内，而变送器、调节阀安装在现场设备上，它们之间有相当远的距离，气压信号从变送器至调节器之间的传递就产生了滞后。

(2)测温元件的测量滞后测温元件插入温度介质中，由于存在传热阻力和热容，元件本身具有一定的时间常数，而造成测量滞后。59测温元件时间常数对被调参数的影响如图所示。第三章自动调节系统介绍

被调参数y,测量值z，分三种情况。如果不减小时间常数，则调节系统测定的是一个失真信号，调节质量得不到保证。为了减小时间常数，常采用快速热电偶代替工业用热电偶和温包。另外在调节器中引入微分作用，以补偿测量滞后引起的动态误差。603.2工艺流程的控制图执行标准：《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》GB/T2625-1981

文字符号

第三章自动调节系统介绍61图形符号

第三章自动调节系统介绍62图形符号

第三章自动调节系统介绍633.3调节参数的工程整定

调节系统的过渡过程，与调节对象的特性、干扰形式和大小、调节方案的确定以及调节器参数的整定有着密切的关系。对象特性和干扰情况是受工艺操作和设备特性限制的。在确定调节方案时，只能尽量设计合理，并不能任意改变它。一旦方案确定之后，对象各通道的特性就已成为定局，这时调节系统的调节质量只取决于调节器参数的整定了。

所谓调节器参数整定，就是求取最好的过渡过程中调节器的比例度δ、积分时间TI、微分时间TD具体数值的工作。第三章自动调节系统介绍64调节器参数整定大致有两类方法：(1)一类是理论计算整定法，如频率特性法、根轨迹法等。这些方法都要获得对象的动态特性，由于对象特征复杂，其理论推导和实验测定都比较困难：有的不能得到完全符合实际对象特性的资料；有的方法繁琐，计算麻烦；有的采用近似方法而忽略了—些因素。因此，最后所得数据可靠性不高，还需要拿到现场去修改。这类方法在工程上多不采用。(2)另一类是工程整定的方法。就是避开对象特性曲线和数学描述，直接在调节系统中进行整定。其方法简单，计算简便，容易掌握。用这类方法所得调节器的参数不一定是最佳参数，但是相当实用，可以解决一般实际问题。第三章自动调节系统介绍65工程上调节器参数整定的常用方法包括：(1)经验凑试法(2)临界比例度法(3)衰减曲线法第三章自动调节系统介绍663.4调节系统的投运

调节系统的投运，是调节系统投入生产实现自动控制的最后一步工作。无论选用什么样的仪表装置，调节系统的投运步骤大致为：准备工作

熟悉工艺过程，了解主要工艺流程，主要设备的功能，控制指标和要求，以及各种工艺参数之间的关系；熟悉控制方案，全面掌握设计意图；熟悉各调节方案的构成，对测量元件和调节阀的安装位置，管线走向，测量参数和调节参数，介质的性质等都要心中有数；熟悉调节仪表的工作原理和结构，掌握调校技术，整定好调节器的比例度δ、积分时间TI、微分时间TD三参数；对测量元件及变送器，调节器、调节阀、记录仪等仪表进行全面检查，尤其对气源、气管路进行试漏检查。投运工作准备工作完毕，先投运变送器，观察其测量指示是否准确，用手动操作控制被调参数使之稳定在给定值附近，然后将手动转向自动，实现自动操作。第三章自动调节系统介绍67第四章储运常见系统的调节方案新疆油田集输培训班——储运自动化技术68第四章储运常见系统的调节方案4.1定值调节系统定值调节系统是由一台调节器、一台变送器和一台调节阀及对象组成的简单的调节系统。它的特点是：由工艺的具体要求确定被调参数的给定值，给定值一旦确定就不再变化，而自动调节系统不断克服各种干扰，使被调参数始终稳定在工艺要求的给定值上。69第四章储运常见系统的调节方案油罐、缓冲罐、水罐液位调节方案70第四章储运常见系统的调节方案加热炉、换热器的温度调节方案（1）加热炉被调参数为原油出口温度，调节对象为加热炉，调节参数为燃料流量q1。采用热电阻式温度变送器，调节器选反作用，调节阀选气开式。（2）换热器被调参数为物料出口温度，调节对象为换热器，调节参数为蒸汽流量。采用热电阻式温度变送器，调节器选正作用，调节阀选气关式。71第四章储运常见系统的调节方案储气罐、分离器的压力调节方案（1）储气罐采用回流调节方案，目的使储气罐的压力稳定，保证储气罐的安全。被调参数为压力p，调节对象为左边储气罐，调节参数为回流量q。采用压力变送器测定压力，调节器选正作用，调节阀选气关式。72第四章储运常见系统的调节方案（2）分离器压力、液位调节方案

图中PC为分离器顶部气体压力调节系统。被调参数为分离器顶部气体压力，调节对象为分离器，调节参数为分离器输出气体流量。采用压力变送器测定压力，调节器选反作用，调节阀选气关式。LC为分离器内液位调节系统，被调参数为分离器的液位，调节对象为分离器，调节参数为分离器底部液体排出量。采用差压变送器测定液位，调节器选正作用，调节阀选气开式。73第四章储运常见系统的调节方案离心泵流量调节方案（1）出口流量调节方案（2）调节旁路流量方案（3）调节转速方案74第四章储运常见系统的调节方案离心泵组过载控制系统75第四章储运常见系统的调节方案往复泵流量调节方案（1）改变转速流量调节方案（2）调节旁路流量方案76第四章储运常见系统的调节方案4.2原油稳定装置的调节方案

工艺流程自动检测部分流量的测量（FI-101FI-102FI-103FI-104）温度的测量（TI-101TI-102TI-103TI-104）自动调节系统包括：TC-101TC-102TC-103LC-101LC-102LC-103PC-101PC-102

如图所示77第四章储运常见系统的调节方案78第五章油气管道的SCADA系统新疆油田集输培训班——储运自动化技术79

长距离油气管道运行调度难度大，采用计算机数据采集和监测控制系统进行生产管理是管道自动控制的基本模式。目前，SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)系统一般由设在管道控制中心的小型计算机或服务器通过数据传输系统对设在泵站、计量站或远控阀室的可编程序控制器PLC定期进行查询，连续采集各站的操作数据和状态信息，并向PLC发出操作和调整设定值的指令。这样，中心计算机对整个管道系统进行统一监视、控制和调度管理。各站控系统的核心是可编程序控制器PLC，它们与现场传感器、变送器和执行器或泵机组、加热炉的工业控制计算机等连接，具有扫描、信息预处理及监控等功能，并能在与中心计算机的通信一旦中断时独立工作，站上可以做到无人值守。SCADA系统是一种可靠性高的分布式计算机控制系统。第五章油气管道SCADA系统805.1SCADA系统的组成

组成PLC或RTU控制中心和站控计算机系统网络及通信系统应用软件

特点现代SCADA系统是一种集散型控制系统。其控制层次通常分为三级：控制中心级(DCC)站控级(SCS)设备控制级(直接控制级，DDC)第五章油气管道SCADA系统81

自动化仪表检测仪表由传感器、变送器、显示器三大功能部件和传输通道组成。包括：压力、温度、流量、液位、过程分析检测仪表以及振动、热值测量仪表、清管器指示器、火焰检测器、可燃气体检测器、火灾检测器等。各类阀门和执行机构阀门包括在液体或气体管道上可使流体转向、开启、闭合、调节的各种类型和结构的装置。各类调节阀（气动薄膜执行机构、电动执行机构）开关型阀（闸阀、球阀，电机驱动、活塞式、手轮等执行机构）按应用场合，还包括：单向阀、泄压阀、线路截断阀第五章油气管道SCADA系统825.2调度控制中心（简称DCC,主站）

其实质是指收集远程终端所有数据并以工艺流程的形式显示的计算机系统。其主机也称HOST，当操作员需对远端设备操作时，可通过这套计算机系统向相关PLC或RTU发出指令，用来启或停泵及压缩机，改变控制设定值，开或关管道阀组等。

基本功能：收集远程装置的数据和实现远程操作控制，以及对有关组合、解释、显示运行信息的操作。

辅助功能：累计历史数据、计划、调度、编制管理报表等。第五章油气管道SCADA系统83控制中心的的核心是其主计算机，按冗余（双机）方式配置，双机互为热备用。主机可以与控制中心的操作员控制台及站场的PLC进行通信。控制中心的操作员能在控制台通过带鼠标的显示终端监视系统运行状态，向PLC发出操作命令，实现对管道的远距离控制。该系统的外围设备均可为两台主机共享。正常时，主机实时把数据备份到备用计算机的内存储器中，一旦在线主机发生故障，主机自动脱离在线控制，由备用机代之，外围设备也自动切换到备用机上。这种切换也可手动进行，以便定期维护主机和相关设备。主机系统中还装有一台或几台以微处理机为核心的工程师终端，用来进行程序的开发，工程计算和管理等。它可以与备用主机共用文件。第五章油气管道SCADA系统84一台主机可以与多台PLC进行通信并对其进行控制。主机监控PLC的数量，取决于主机的运行速度和存储容量大小。另外，对于区域性管网系统，区域内的每条管道不一定都设控制中心，位于总调度室的主机可以实现对多条管道的监控。近年来随着通讯技术的发展，长输管道控制呈现区域化、集中管理的趋势。位于河北廊坊的中国石油管道调度控制中心由计算机群管理所属的多条油气管道，其中的每台计算机都能够切换到某一管道，对于处于重点、热点的某管道能够同时用多台计算机进行全线各站的监控。第五章油气管道SCADA系统855.3站控系统（简称SCS）

指各站的中央控制系统，它除了要对站内重要设备的控制系统进行监控和协调外，还要完成与主站通信等其它功能。其结构分为点对点结构（星型结构）和多点结构（总线型结构）站控系统一般由主控制器、紧急停车控制器、通信网络接口、火焰及可燃气体探测器、二次仪表及调节器组成，其通过现场的检测仪表及设备进行监控。主控制器通常是工业控制机、PLC、专用RTU。对于小规模站场，也可采用小型PLC或以微处理器为基础的各种数字控制器。它可完成过程控制、辅助控制、辅助报警、数据收集及命令发布、站停车及重新启动控制、负载均衡等。第五章油气管道SCADA系统86长输管道的自控对象除了过程变量的压力、温度、流量和液位等参数外，较多的是开关控制，如阀门的开关、机泵的启停、事故跳闸等。它们都不是一般的开关、启停，设备的动作必须按一定的逻辑顺序。设置在站场或所监控设备处的控制装置必须具备较强的逻辑功能、通信能力和数据处理能力。在现代SCADA系统中，控制中心对各站场的控制是由各站控系统分别实施的。控制中心对站场发出一个指令，而如何去完成指令则由站控系统实施，故它是SCADA系统中一个很重要的控制级。为了提高其可靠性，站控系统的PLC多数采用双机冗余配置，热备用运行。第五章油气管道SCADA系统875.4SCADA系统网络

包括控制中心主计算机网络、主计算机对PLC(或RTU)网络（数据传输系统）及就地PLC网络，用于实现系统的通信。

主计算机网络：将主计算机、存储器、打印机及显示终端相互连接起来进行通信。常采用总线结构的“以太网”作局部计算机网络。标准的、开放型的以太网可以适应目前及今后发展的数据传输速率变化的要求而不影响系统的运行及改造。网络采用冗余配置，当一方有故障时可自动切换。第五章油气管道SCADA系统88数据传输系统：由通信控制器（CCM）、调制解调器（MODEM）及通信线路组成。通信控制器是数据通信的枢纽，实现计算机与通、信线路、PLC的连接。调制解调器完成远距离通信所需要的调制解调功能：将数字信号转换成适于传输的模拟信号，经过信道传输后，再转换成原来的数字信号。在数据传输系统中，经常采用光缆、卫星线路、电话线和微波线路等。控制中心与站控系统的通信通道有两种方式，互为备用。通常主通道采用通信卫星或光缆，备用通道为异步传输的公网拨号方式，基于两个远程局域网（LAN）互联系统，用路由器互联。第五章油气管道SCADA系统895.5软件

SCADA系统的功能和灵活性在很大程度上取决于所采用的软件。SCADA系统计算机软件一般可分为三个主要部分：计算机操作系统软件、SCADA系统软件和应用软件。SCADA系统为实时系统，需要专门的计算机操作系统才能在实时环境中工作。包括：系统生成、诊断、程序编制、文件及存储管理、汇编语言、语言编译程序。SCADA系统的系统软件一般包括：远程终端查询软件、数据采集软件、传送指令软件、建立及管理实施数据库软件、显示、记录报警、报告生成软件及运行调度决策指导软件等。第五章油气管道SCADA系统90应用软件主要包括：动态模拟软件、泄漏检测定位软件、水击动态分析软件、运行工况预测软件、优化运行软件、清管器跟踪软件、批量／组份跟踪软件、培训模拟软件等。它们一般由管道公司或专门的软件公司开发。第五章油气管道SCADA系统91第五章油气管道SCADA系统92第五章油气管道SCADA系统93第五章油气管道SCADA系统94《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易