原油闪蒸控制系统设计与实现

发布时间：2020-05-28 17:20

【摘要】：随着陆地油气资源日益枯竭,油气开采走向深海已经成为未来发展趋势。海洋石油平台,因其地理位置的特殊性,未能接入陆地供配电网络。因此,海上石油开采过程中,一般采用原油发电机发电为用电设备提供电源。同时,采用石油平台上自产原油作为发电机燃料,有利于节约开采成本,增加经济效益。中国船级社颁布的《海上石油平台入级与建造规范》中规定:主推进机械及发电机或锅炉用的燃油,其闪点(闭杯试验)一般应不低于60℃。本文在调研了南海东部地区某油田后,得知开采出来的原油闪点约为40℃,如果直接用于发电机燃料供应,则存在一定的安全隐患。因此,设计和开发面向提高原油闪点的原油闪蒸系统对提高油田安全生产效率和降低开采成本具有重要的战略意义。本文以某油田原油闪蒸项目为依托,设计出了基于PLC、组态王和WinCC flexible的原油闪蒸控制和监测系统。本系统以工业以太网作为通信媒介,令上位机与下位机进行数据实时交互,以完成系统的控制和监测。本文主要研究内容包括原油闪蒸系统的总体设计、软硬件设计以及设备的安装与调试。本文在首先了解并掌握原油闪蒸系统的工序及其设计要求之后,提出了基于PLC、组态王和WinCC flexible的监控策略,紧接着详细论述了监控系统的硬件选型,包括对工艺管线、减压阀、闪蒸塔、主控单元、上位机、通信模块、检测模块和执行模块等器件的选型设计工作。本文采用德国西门子公司研制的S7-1200型PLC作为原油闪蒸监控系统的主控单元,其具备稳定性高、可操作性强等特点。通过下位机编程软件编写控制程序,实现生产过程中的参数采集和设备运行控制。采用亚控公司研制的组态王软件和西门子公司研制的WinCC flexible组态软件,用于开发原油闪蒸系统的监控画面。通过工业以太网通讯来实现上位机与下位机的数据交换及信息采集,达到了控制要求。整个监控系统已经完成设备安装和调试工作,在实际生产中能稳定运行,满足设计控制要求,经闪蒸系统处理过的原油的闪点达到70℃,满足了发电机对燃料油的闪点要求。该监控系统不仅为海上油田电力供应提供了持久的保障,而且也大大提高了海上油田安全生产效率,可广泛应用于海洋油气开采行业。
【图文】：

模块组合,机架

图 3.3 S7-1200 机架模块组合本控制系统选取 CM1242-5 PROFIBUS DP SLAVE 系列工业以太网通讯模块，用以实现系统通讯。通过 CM1242-5 通信模块，把 S7-1200 PLC 从站连接到PROFIBUS 网络，将系统工艺流程的参数传递给工控机，并显示在监控画面上，以供中控室人员查看，同时把操作站上的指令传递到现场主控单元，，以控制现场设备运行。应用行规Fieldbus MessageDP-Functions应用现场（制造、过程、楼宇）用户层应用层

温度变送器,铂电阻

图 3.5 PT100 铂电阻温度变送器经过比较，本系统最终采用了罗斯蒙特 3051 型压力变送器作为本系统的检测设备，该变送器质量好且性能稳定，在工业控制过程中应用广泛，且 HART 协议，给后期维护和校验提供了极大的便利[41]。该压力变送器的技术参数如下：采用 HART 协议；测量原理为金属电容式出电流为 4～20mA；测量范围为 1kPa～900kPa；显示方式为四位 LED；接防护等级为 IP56；防爆等级为 ExdⅡBT4；制造商为罗斯蒙特；响应时间0ms。（3）差压式液位变送器原油闪蒸监控系统中对闪蒸塔内原油液位的控制是原油闪蒸控制中极为的一环，如果液位控制不好，将使得闪蒸塔内的压强随之波动，会使大罗频繁的启停，这会缩短设备的使用寿命。本文依据塔容积、原油特性、塔高度等参数，选择适合本系统的液位变。目前，常用于工业液位控制的变送器主要有以下几类：浮力式、压力式
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TE95

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