油氣儲運儀表及自動化內容簡介

本書較全面地介紹了石油工業(yè)中常用的油氣測量、分析、安防儀表的原理與結構，以及自動化控制系統(tǒng)等相關知識，還對油氣儲運自動化的新技術和應用實例進行了概述。

本書共十三章。第一章至第七章以講解測量、分析、安防儀表原理與方法為主，介紹了測量的基礎知識、儀表的性能指標，以及壓力、流量、液位、溫度等參數(shù)的測量與變送，并對油氣分析儀表、油氣安全防護儀表進行了闡述；第八章至第十二章介紹了自動控制系統(tǒng)、控制器、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)采集與傳輸、監(jiān)控組態(tài)軟件的功能和使用；第十三章介紹了典型油氣儲運自動化系統(tǒng)。

本書可用于油氣儲運技術、城市燃氣工程技術、石油工程技術等專業(yè)的教學，也可供相關工程技術人員參考。

油氣儲運儀表及自動化第一章 緒 論

第一節(jié) 油氣儲運儀表簡介

第二節(jié) 油氣儲運自動化系統(tǒng)簡介

第三節(jié) 測量的基礎知識

習題及思考題

油氣儲運儀表及自動化第二章 壓力測量

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 彈性式壓力計

第三節(jié) 壓力傳感器

第四節(jié) 壓力/差壓變送器

習題及思考題

油氣儲運儀表及自動化第三章 流置測置

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 差壓式流量計

第三節(jié) 轉子流量計

第四節(jié) 容積式流量計

第五節(jié) 其他流量計

習題及思考題

油氣儲運儀表及自動化第四章 液位測量

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 人工檢尺測量

第三節(jié) 浮力式液位計

第四節(jié) 差壓式液位計

第五節(jié) 電容式物位計

第六節(jié) 其他物位計

習題及思考題

油氣儲運儀表及自動化第五章 溫度測量

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 膨脹式溫度計

第三節(jié) 熱電偶溫度計

第四節(jié) 熱電阻溫度計

第五節(jié) 紅外測溫儀及溫度變送器

習題及思考題

油氣儲運儀表及自動化第六章 油氣分析儀表

第一節(jié) 油氣性質與成分分析

第二節(jié) 油氣生產排放物的檢測

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化第七章 油氣安全防護儀表

第一節(jié) 防爆基礎知識

第二節(jié) 安防與消防儀表

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化第八章 自動控制系統(tǒng)

第一節(jié) 自動控制系統(tǒng)的基礎知識

第二節(jié) 管道與儀表控制流程圖

第三節(jié) 復雜控制系統(tǒng)

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化第九章 控制器

第一節(jié) 基本控制規(guī)律

第二節(jié) 典型控制器

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化第十章 執(zhí)行器

第一節(jié) 執(zhí)行機構

第二節(jié) 調節(jié)機構

第三節(jié) 氣動執(zhí)行器的輔助設備

第四節(jié) 自力式調節(jié)閥和電磁閥

第五節(jié) 執(zhí)行器的選擇和使用

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化第十一章 數(shù)據(jù)采集與傳輸

第一節(jié) 數(shù)據(jù)采集的原理與方法

第二節(jié) 工業(yè)網絡組建與數(shù)據(jù)傳輸

第三節(jié) 無線網絡組建與數(shù)據(jù)傳輸

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化第十二章 監(jiān)控組態(tài)軟件的功能和使用

第一節(jié) MCGS組態(tài)軟件介紹

第二節(jié) MCGS組態(tài)軟件應用

第三節(jié) 計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化第十三章 典型油氣儲運自動化系統(tǒng)

第一節(jié) SCADA、MIS和GIS 技術

第二節(jié) 油田生產過程自動化

第三節(jié) 油庫自動化系統(tǒng)

第四節(jié) 油氣管道自動化系統(tǒng)

簡答及思考題

油氣儲運儀表及自動化附錄1 課后習題參考答案

油氣儲運儀表及自動化附錄2 熱電偶分度表

油氣儲運儀表及自動化附錄3 熱電阻分度表

油氣儲運系統(tǒng)是連接油氣生產、加工、分配、銷售諸環(huán)節(jié)的紐帶，主要包括油氣集輸、長距離管道輸送、儲存與裝卸等，在保障國家能源供應、維護能源安全中具有重要意義。本書主要介紹了油氣產品的計量及儲運系統(tǒng)自動控制方案和發(fā)展趨勢，包括自動控制系統(tǒng)的基本概念、被控對象的特性分析、測量儀表、控制儀表、執(zhí)行儀表、自動控制系統(tǒng)、油氣儲運常見的控制方案、油氣田及管道自動化、油氣長輸管道SCADA系統(tǒng)及數(shù)字化管道發(fā)展趨勢、管道在線泄漏檢測等內容。

第1章自動控制系統(tǒng)的基本概念1

1.1油氣儲運自動化的基本內容1

1.2實現(xiàn)油氣儲運自動化的意義2

1.3自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖3

1.3.1自動控制系統(tǒng)的組成3

1.3.2自動控制系統(tǒng)的方塊圖5

1.4自動控制系統(tǒng)的分類7

1.5自動控制系統(tǒng)的過渡過程和性能指標7

1.5.1控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)7

1.5.2控制系統(tǒng)的過渡過程8

1.5.3控制系統(tǒng)的性能指標9

1.6管道及儀表流程圖12

1.6.1圖形符號12

1.6.2文字符號13

1.6.3管道及儀表流程圖實例14

習題與思考題15

第2章被控對象的特性分析17

2.1被控對象特性17

2.1.1對象的負荷18

2.1.2對象的自衡18

2.2對象數(shù)學模型的建立19

2.2.1機理建模19

2.2.2實驗建模21

2.3對象特性的參數(shù)及其對過渡過程的影響24

2.3.1放大系數(shù)K及其對控制過程的影響24

2.3.2時間常數(shù)T及其對控制過程的影響25

2.3.3滯后時間τ及其對控制過程的影響26

習題與思考題28

第3章測量儀表30

3.1測量儀表的基本知識30

3.1.1測量的定義和測量誤差30

3.1.2測量儀表的基本構成與分類33

3.1.3測量儀表的性能指標35

3.1.4油氣儲運測量儀表的選用要求37

3.2壓力測量儀表38

3.2.1壓力測量的基本概念38

3.2.2彈性式壓力計40

3.2.3電氣式壓力計43

3.2.4活塞式壓力計46

3.2.5智能型壓力變送器48

3.2.6壓力計選用及安裝49

3.3流量測量儀表51

3.3.1流量測量的基本概念52

3.3.2差壓式流量計53

3.3.3轉子流量計57

3.3.4電磁流量計61

3.3.5超聲波流量計62

3.3.6流量測量儀表的選用62

3.4溫度測量儀表65

3.4.1溫度測量的基本概念65

3.4.2膨脹式溫度計66

3.4.3熱電偶溫度計67

3.4.4熱電阻溫度計74

3.4.5一體化溫度變送器75

3.4.6測溫儀表的選用與安裝76

3.5液位測量儀表77

3.5.1液位測量的基本概念77

3.5.2直讀式液位計78

3.5.3浮力式液位計80

3.5.4靜壓式液位計82

3.5.5雷達式液位計85

3.5.6伺服式液位計86

3.5.7其他液位計簡介87

3.5.8常用油罐液位計的選用原則87

3.6含水分析及密度測量儀表88

3.6.1在線密度計89

3.6.2含水分析儀在原油含水測量中的應用94

3.7靜電測量儀表96

3.7.1靜電電位的測量97

3.7.2放電電荷量的測量101

3.7.3絕緣電阻的測量102

3.7.4電荷密度的測量106

3.7.5金屬管線流動電流的測量108

3.7.6逸散時間、半值時間的測量110

3.7.7靜電電容和介電常數(shù)的測量110

3.7.8油品靜止電導率的測量113

3.7.9油罐內空間電場強度的測量118

3.7.10靜電測量儀器118

習題與思考題129

第4章控制儀表131

4.1概述131

4.2模擬式控制器132

4.2.1模擬式控制器的構成132

4.2.2基本控制規(guī)律132

4.2.3DDZⅢ型控制器139

4.3數(shù)字式控制器140

4.3.1數(shù)字式控制器的特點141

4.3.2數(shù)字式控制器的基本組成141

4.4可編程序控制器143

4.4.1概述143

4.4.2可編程序控制器的構成及工作過程144

4.4.3可編程序控制器的編程語言147

4.4.4可編程序控制器的應用場合148

習題與思考題148

第5章執(zhí)行儀表149

5.1概述149

5.2執(zhí)行機構150

5.2.1氣動執(zhí)行機構150

5.2.2電動執(zhí)行機構151

5.3控制機構152

5.3.1控制閥的結構和類型152

5.3.2控制閥的流量特性153

5.3.3控制閥口徑的確定156

5.4電氣轉換器及閥門定位器157

5.4.1電氣轉換器157

5.4.2閥門定位器158

5.5執(zhí)行器的選擇、安裝與校驗161

5.5.1執(zhí)行器的選擇161

5.5.2執(zhí)行器的安裝162

5.5.3控制閥主要性能的現(xiàn)場檢測163

習題與思考題164

第6章自動控制系統(tǒng)165

6.1概述165

6.2簡單控制系統(tǒng)166

6.2.1簡單控制系統(tǒng)的組成166

6.2.2控制方案的設計167

6.2.3控制器參數(shù)的工程整定172

6.2.4控制系統(tǒng)的投運174

6.3復雜控制系統(tǒng)176

6.3.1串級控制系統(tǒng)176

6.3.2均勻控制系統(tǒng)182

6.3.3比值控制系統(tǒng)184

6.3.4前饋控制系統(tǒng)186

6.4計算機控制系統(tǒng)191

6.4.1概述191

6.4.2計算機控制系統(tǒng)的組成和特點191

6.4.3計算機控制系統(tǒng)的典型形式193

習題與思考題202

第7章油氣儲運常見的系統(tǒng)控制方案204

7.1流體輸送設備的自動控制204

7.1.1離心泵的控制方案204

7.1.2壓縮機的控制方案206

7.1.3離心式壓縮機的防喘振控制207

7.1.4機泵組的控制208

7.2儲存設備的自動控制211

7.2.1儲油罐、緩沖罐的液位控制方案211

7.2.2儲氣罐、分離器的壓力控制方案213

7.3加熱裝置的自動控制214

7.3.1概述214

7.3.2加熱爐的控制方案215

7.3.3換熱器的控制方案218

7.3.4鍋爐的控制方案219

7.4油品管道自動調和控制222

7.4.1油品自動調和控制方案222

7.4.2調和控制系統(tǒng)的應用實例224

7.5原油穩(wěn)定裝置的控制方案226

7.5.1工藝流程226

7.5.2自動檢測部分226

7.5.3自動控制部分228

7.6聯(lián)合站的自動化228

習題與思考題230

第8章油氣田及管道自動化232

8.1概述232

8.1.1油氣田及管道自動化的基本內容232

8.1.2主要應用領域和實例232

8.1.3油氣田及管道自動化的作用237

8.2油氣田及管道自動化系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的結合237

8.2.1與油藏研究和機采井診斷系統(tǒng)的結合237

8.2.2與地面生產設施運行優(yōu)化系統(tǒng)的結合239

8.2.3與生產銷售管理信息系統(tǒng)的結合241

8.3油氣田及管道自動化工程建設241

8.3.1工程可行性研究及設計中應注意的事項242

8.3.2工程設備采購中應注意的事項242

8.3.3工程施工中應注意的事項243

8.3.4油氣田及管道自動化生產準備中應注意的事項244

習題與思考題244

第9章油氣長輸管道SCADA系統(tǒng)及數(shù)字化管道發(fā)展趨勢245

9.1油氣長輸管道SCADA系統(tǒng)概述245

9.1.1SCADA系統(tǒng)的基本概念245

9.1.2SCADA系統(tǒng)的構成方式247

9.1.3SCADA系統(tǒng)的功能248

9.2SCADA自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件249

9.2.1軟件構成249

9.2.2軟件介紹250

9.3SCADA在我國油氣管道的應用254

9.3.1SCADA系統(tǒng)在陜京輸氣管道工程的應用 254

9.3.2SCADA系統(tǒng)在克拉瑪依—獨山子輸油管道中的應用259

9.3.3SCADA系統(tǒng)在陜銀輸氣管道工程中的應用265

9.3.4SCADA系統(tǒng)在東營—臨邑輸油管線中的應用271

9.4油氣管道SCADA系統(tǒng)的設計與實施274

9.4.1設計思想274

9.4.2管道SCADA系統(tǒng)的實施277

9.5SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信279

9.5.1SCADA系統(tǒng)通訊279

9.5.2網絡配置280

9.5.3掃描方式281

9.5.4通信協(xié)議282

9.5.5掃描時間284

9.6長輸管道SCADA系統(tǒng)冗余技術284

9.6.1長輸管道SCADA系統(tǒng)冗余結構分類284

9.6.2SCADA系統(tǒng)控制中心冗余結構286

9.7油氣管道SCADA系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)288

9.7.1RTU技術的發(fā)展288

9.7.2軟件的發(fā)展288

9.7.3SCADA系統(tǒng)功能與結構的發(fā)展289

9.8數(shù)字化管道現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢290

9.8.1數(shù)字管道的背景290

9.8.2數(shù)字化管道的基本含義290

9.8.3數(shù)字化管道的關鍵技術291

9.8.4數(shù)字化管道的理論意義292

9.8.5數(shù)字管道的建設現(xiàn)狀及應用前景293

習題與思考題294

第10章管道在線泄漏檢測295

10.1管道泄漏檢測技術概述295

10.1.1管道檢測的重要性與必要性295

10.1.2國內外管道檢測現(xiàn)狀295

10.1.3常用管道泄漏檢測方法296

10.2原油管道泄漏仿真299

10.2.1管道水擊概念300

10.2.2水擊微分方程求解300

10.2.3原油管道泄漏仿真邊界條件的確定302

10.2.4原油管道泄漏仿真304

10.3原油管道泄漏點定位模型307

10.3.1溫度對負壓波傳播速度的影響307

10.3.2原油管道泄漏定位公式311

10.4小波變換在管道泄漏檢測中的應用312

10.4.1引言312

10.4.2小波分析理論基礎313

10.4.3基于小波變換的管道壓力信號去噪319

10.5統(tǒng)計模式識別在長輸管道泄漏監(jiān)測中的應用321

10.5.1特征向量的確定322

10.5.2分類方法的確定323

10.6管道在線泄漏檢測系統(tǒng)的性能評價324

10.6.1故障診斷系統(tǒng)的性能評價324

10.6.2管道泄漏檢測系統(tǒng)的性能指標325

習題與思考題330

附錄331

附錄1常用壓力表規(guī)格及型號331

附錄2鉑銠10鉑熱電偶分度表331

附錄3鎳鉻銅鎳熱電偶分度表334

附錄4鎳鉻鎳硅熱電偶分度表334

附錄5鉑電阻分度表337

附錄6銅電阻分度表339

參考文獻340 2100433B