【摘要】：隨著陸地油氣資源日益枯竭,油氣開采走向深海已經(jīng)成為未來發(fā)展趨勢。海洋石油平臺,因其地理位置的特殊性,未能接入陸地供配電網(wǎng)絡(luò)。因此,海上石油開采過程中,一般采用原油發(fā)電機(jī)發(fā)電為用電設(shè)備提供電源。同時,采用石油平臺上自產(chǎn)原油作為發(fā)電機(jī)燃料,有利于節(jié)約開采成本,增加經(jīng)濟(jì)效益。中國船級社頒布的《海上石油平臺入級與建造規(guī)范》中規(guī)定:主推進(jìn)機(jī)械及發(fā)電機(jī)或鍋爐用的燃油,其閃點(閉杯試驗)一般應(yīng)不低于60℃。本文在調(diào)研了南海東部地區(qū)某油田后,得知開采出來的原油閃點約為40℃,如果直接用于發(fā)電機(jī)燃料供應(yīng),則存在一定的安全隱患。因此,設(shè)計和開發(fā)面向提高原油閃點的原油閃蒸系統(tǒng)對提高油田安全生產(chǎn)效率和降低開采成本具有重要的戰(zhàn)略意義。本文以某油田原油閃蒸項目為依托,設(shè)計出了基于PLC、組態(tài)王和WinCC flexible的原油閃蒸控制和監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)作為通信媒介,令上位機(jī)與下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)實時交互,以完成系統(tǒng)的控制和監(jiān)測。本文主要研究內(nèi)容包括原油閃蒸系統(tǒng)的總體設(shè)計、軟硬件設(shè)計以及設(shè)備的安裝與調(diào)試。本文在首先了解并掌握原油閃蒸系統(tǒng)的工序及其設(shè)計要求之后,提出了基于PLC、組態(tài)王和WinCC flexible的監(jiān)控策略,緊接著詳細(xì)論述了監(jiān)控系統(tǒng)的硬件選型,包括對工藝管線、減壓閥、閃蒸塔、主控單元、上位機(jī)、通信模塊、檢測模塊和執(zhí)行模塊等器件的選型設(shè)計工作。本文采用德國西門子公司研制的S7-1200型PLC作為原油閃蒸監(jiān)控系統(tǒng)的主控單元,其具備穩(wěn)定性高、可操作性強(qiáng)等特點。通過下位機(jī)編程軟件編寫控制程序,實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的參數(shù)采集和設(shè)備運行控制。采用亞控公司研制的組態(tài)王軟件和西門子公司研制的WinCC flexible組態(tài)軟件,用于開發(fā)原油閃蒸系統(tǒng)的監(jiān)控畫面。通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊來實現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)交換及信息采集,達(dá)到了控制要求。整個監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)完成設(shè)備安裝和調(diào)試工作,在實際生產(chǎn)中能穩(wěn)定運行,滿足設(shè)計控制要求,經(jīng)閃蒸系統(tǒng)處理過的原油的閃點達(dá)到70℃,滿足了發(fā)電機(jī)對燃料油的閃點要求。該監(jiān)控系統(tǒng)不僅為海上油田電力供應(yīng)提供了持久的保障,而且也大大提高了海上油田安全生產(chǎn)效率,可廣泛應(yīng)用于海洋油氣開采行業(yè)。
【圖文】：

圖 3.3 S7-1200 機(jī)架模塊組合本控制系統(tǒng)選取 CM1242-5 PROFIBUS DP SLAVE 系列工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，用以實現(xiàn)系統(tǒng)通訊。通過 CM1242-5 通信模塊，把 S7-1200 PLC 從站連接到PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)，將系統(tǒng)工藝流程的參數(shù)傳遞給工控機(jī)，并顯示在監(jiān)控畫面上，以供中控室人員查看，同時把操作站上的指令傳遞到現(xiàn)場主控單元，，以控制現(xiàn)場設(shè)備運行。應(yīng)用行規(guī)Fieldbus MessageDP-Functions應(yīng)用現(xiàn)場（制造、過程、樓宇）用戶層應(yīng)用層

圖 3.5 PT100 鉑電阻溫度變送器經(jīng)過比較，本系統(tǒng)最終采用了羅斯蒙特 3051 型壓力變送器作為本系統(tǒng)的檢測設(shè)備，該變送器質(zhì)量好且性能穩(wěn)定，在工業(yè)控制過程中應(yīng)用廣泛，且 HART 協(xié)議，給后期維護(hù)和校驗提供了極大的便利[41]。該壓力變送器的技術(shù)參數(shù)如下：采用 HART 協(xié)議；測量原理為金屬電容式出電流為 4～20mA；測量范圍為 1kPa～900kPa；顯示方式為四位 LED；接防護(hù)等級為 IP56；防爆等級為 ExdⅡBT4；制造商為羅斯蒙特；響應(yīng)時間0ms。（3）差壓式液位變送器原油閃蒸監(jiān)控系統(tǒng)中對閃蒸塔內(nèi)原油液位的控制是原油閃蒸控制中極為的一環(huán)，如果液位控制不好，將使得閃蒸塔內(nèi)的壓強(qiáng)隨之波動，會使大羅頻繁的啟停，這會縮短設(shè)備的使用壽命。本文依據(jù)塔容積、原油特性、塔高度等參數(shù)，選擇適合本系統(tǒng)的液位變。目前，常用于工業(yè)液位控制的變送器主要有以下幾類：浮力式、壓力式
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TE95

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本文編號：2685568