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1、输油管道SCADA系统,主要内容,常用检测仪表SCADA系统输油常规报警和安全联锁保护甬沪宁SCADA系统控制功能和 联锁保护,常用检测仪表介绍,检测仪表分类,按安装位置分就地显示仪表 压力表、双金属温度计等；远传仪表: 通过测量、变送再经电缆或引压管线、光纤远传到控制室显示以控制室为界一次仪表二次仪表,安装在现场，用于测量、变送的仪表称为“一次仪表”，如压力变送器、温度变送器（热电阻、热电偶）等。,一次仪表,安装在值班室，用于显示、记录的仪表称为“二次仪表”，如单针指示仪、数字显示仪、记录仪等。,二次仪表,检测仪表分类,按检测参数分四大类温度仪表 压力仪表 液位仪表 流量仪表,（一）、常用的
2、压力测量仪表,1、弹簧管式压力表,常用的弹簧管式压力表是由单圈或多圈弹簧管弯成圆弧形的空心管子，如图1-1所示。它的截面成扁圆形或椭圆形，椭圆形的长轴b与弹簧管弯成的圆弧中心轴O平行。A为弹簧管的固定端，是被测压力的输入端；B为弹簧管的自由端，即位移输出端。,作为压力位移转换元件的弹簧管，当它的固定端通入被测压力P后，由于椭圆形截面在压力P的作用下将趋向圆形，其自由端就由B移到B，如图1-1所示。根据弹性变形的原理可知，其位移量与被测压力P成一定正比关系。,弹簧管式压力表由于其结构的原因，其精确度较难做高，一般为2.5级到0.4级。工业上常用的弹簧管式压力表精度等级为1.5级。,2、远传压力测
3、量仪表,远传压力测量仪表是将因压力作用，而使某种物体产生的变形或位移，转换成电信号或气压信号、光信号，经电缆远传到值班室或控制室，由显示或记录仪表显示出被测压力的数值。常用的远传压力测量仪表有（以测压元件分类）：电容式压力变送器、扩散硅压力变送器等。,（1）、电容式压力变送器如图1-5为电容式压力/差压变送器，它是由检测极板和固定极板及相应的检测放大电路组成的。,（2）、扩散硅式压力变送器如图所示，它是由固定极和检测极（外壳）及检测放大电路组成的。其原理是利用扩散硅的压阻效应来测量压力的。,压力变送器与压力表比较,压力变送器精度高 精度: 0.5 0.25 0.1 智能压力变送器 带现场液晶显
4、示压力表精度低一般现场使用的压力表精度: 1.5,（二）、常用温度测量仪表,1、常用接触式测温仪表,常用接触式测温仪表有玻璃液体温度计、双金属温度计。这些都属就地显示仪表；另外还有热电偶、热电阻、半导体等组成的远传仪表。,（1）、双金属温度计如图2-1 所示，利用两片膨胀系数不同的金属片叠焊在一起，构成双金属温度计。当温度变化时，由于两金属片的膨胀长度不同而产生弯曲，温度越高弯曲的角度越大。如果将双金属片制成螺旋管壮，则灵敏度将大大提高。应用上述原理即可制成结构简单、成本低廉的双金属温度计，其准确度一般在1.02.5。,（2）、热电偶温度计如图2-2所示，热电偶是将两根不同的导体材料的一端焊接
5、，另一端连接豪伏计测量仪表（动圈仪表或电位差计）组成的。焊接的一端称为热电偶的热端（或工作端），另一端称为冷端，冷端通过导线连接到毫伏计。,把热电偶的热端插入到需要测温的生产设备中，冷端置于生产设备外面，如果两端所处的温度不同，则在热电偶的回路中便会产生热电动势（简称热电势）E，热电势E与热电偶两端的温度T和T0均有关。如果保持T0不变，则热电势便只与T有关。用毫伏计测得E的数值后，便可知被测温度的大小。,热电偶温度计,特点：测量高温测量范围：0-1200 工业上常用的热电偶有： 铑10铂（分度号S）； 镉镍硅（镍镉镍铝）（分度号K）； 镍铬铜镍（康铜）（分度号E）。,（3）、热电阻温度计热电
6、阻温度计是由热电阻（感温元件）、显示仪表及连接导线三部分组成的。热电阻温度计是根据导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的性质制成的。采用电子平衡电桥（或桥路）来测量感温元件的电阻值，进行测量温度的。如图2-3所示。,工业上常用的热电阻有： 、铂热电阻（分度号为Pt100）； 、铜热电阻（分度号为Cu50和Cu100）。其特点是适合测量低温。 测量范围-200+500。,2、辐射式温度计 物体受热后会发出各种波长的辐射能，光学温度计就是通过检测这种辐射能来测量物体温度的。辐射式温度计属于非接触式测温仪表。,（三）液位检测仪表,（1）、浮子式液位计如图3-1所示，浮子式液位计是利用漂浮在液面上的浮
7、子所产生的位移或浮力随液位的变化，经传递、变送、由相应的仪表进行液位显示。,1、常用的接触式液位仪表,浮子式液位计,目前液位变送器种类较多，常用的光电型（码带式光导液位计）、码盘型（钢带式液位计）。 浮子式液位计结构简单、价格低、精度较高，是目前使用比较普遍的一种液位计。,（2）、差压式液位计差压式液位计是利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应发生变化的原理进行工作的，液位越高，静压越大。这样就把测量液位高度的问题转换为测量差压的问题了。因此，采用各种类型的差压变送器（液位变送器）都可以测量容器液位的高度。,如果测量敞口容器的液位，则采用如图3-2的形式，其差压变送器的负压室通大气，正压
8、室通过导压管和阀门与容器的取压点连接。,如果测量压力容器的液位，则采用如图3-3的形式，其差压变送器的正负压室都要通过导压管和阀门与容器的上下限液位取压点连接，以平衡容器内气相压力P的静压作用。,注意： 差压式液位计，在使用前都要根据被测介质的相对密度和测量液位的高度，调校仪表的量程范围。 仪表的液位显示值不但与液位的高度有关，还与被测介质的密度有关，因此，差压式液位计不宜用来测量介质密度变化较大的液位。,2、 常用的非接触式液位计,（1）、超声波液位计如图3-4所示，超声波液位计的原理是通过安装于容器顶部的换能器，向液面垂直发射超声波，然后再接收由液面反射回的超声波，利用声波在空气中的传播速
9、度和反射时间，计算出容器内的空高h，再根据已知容器高度L减去空高h而得液位高度H。,（2）、雷达液位计雷达液位计的原理与超声波液位计的原理基本相同，最大的不同是，前者用的是电波（微波），而后者用的是超声波。另外，雷达液位计的换能器是雷达天线；超声波液位计的换能器用的是超声波换能器。,雷达液位计与超声波液位计比较,在检测精度雷达液位计大大高于超声波液位计，雷达液位计又可分为计量级和控制级两种精度等级。 应用情况雷达液位计应用较广泛。,（四）、流量检测仪表,常用的流量测量仪表 速度式流量计，如孔板、涡轮、超声波等； 容积式流量计，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计、双转子流量计。,1、 速度
10、式流量计,（1）、孔板流量计 在管道中插入流通面积较小的节流件，造成在流体通过节流件时，在节流件上、下游之间产生静压差（简称差压），通过测量差压求出流量。节流件的形式较多，最常用的就是孔板。如图4-1所示。,孔板流量计原理,在管道中流动的流体，具有动能和压能，并在一定条件下这两种形式的能量可以相互转换，但总能量是不变的。因此采取节流的方式，造成动能和压能的转换，通过测量静压的变化求出流速和流量,（2）、涡轮流量计涡轮流量计如图4-2所示，它由涡轮导向器、铁心、线圈及壳体等部分组成。,当被测介质通过流量计时，在流体的作用下，冲击涡轮叶片而使涡轮旋转。在一定的流量范围和流体粘度下，涡轮转速与流体的
11、速度成正比，流速越大，涡轮的转速也越快。 当涡轮转动时，周期性改变检测线圈磁电回路的磁阻，从而产生与流量成正比的电脉冲信号。 根据单位时间内的脉冲数和累计数，即可求出瞬时流量和累计流量。,涡轮流量计工作原理,（3）、超声波流量计如图4-3所示，超声波流量计是应用声波传播速度与流体的流速有关，通过测量声波在流体中的传播速度等，求出流速和流量。此外，还可用相位差、频率差等方法来测量流量。,时差法,宽束换能器,插入式,超声波流量计,特点：非接触式，安装方便应用：近几年发展迅速，精度提高，最高达0.2级,国外已开始运用于原油和天然气的交接计量。管道储运公司应用：甬沪宁管线进出站流量测量，精度0.3加热
12、炉的进出炉流量测量，精度0.5,2、容积式流量计,（1）、椭圆齿轮流量计 椭圆齿轮流量计是在固定的壳体内，有一对互相齿合的椭圆齿轮，在流体的入口和出口之间的压差作用下，推动椭圆齿轮旋转，不断地将充满在齿轮与壳体之间的定体积流体排出。通过累计齿轮的转数，可以计算出流量的数值。,（2）、腰轮流量计 腰轮流量计的基本原理和椭圆齿轮流量计相同，只是运动部件的形状略有不同，腰轮的表面无牙齿，两只腰轮是靠套在伸出壳体的两根轴上的齿轮齿合的。,（3）、刮板流量计 可旋转的转子在进出口压差作用下，通过内外滑动的两对刮板在空腔中旋转，转子每旋转一周，便有四倍计量室容积的流体排出，通过转动机构可以计算出排出液体的
13、总量。,椭圆齿轮流量计精度较刮板流量计、腰轮流量计低，最高精度：0.5, 一般用于燃料油计量。刮板流量计、腰轮流量计精度高，一般用于原油交接计量。腰轮流量计精度达0.2%刮板流量计精度达0.15%,三种容积式流量计应用比较,目前管道储运公司 自动化仪表的应用现状,智能变送器取代传统型变送器 PLC、RTU和计算机取代盘装二次表，实现计算机数据采集和控制 采用SCADA系统，实现管道全线工艺参数的计算机数据采集和远程监控。,ABB (AC800F),西门子(PLC),AB (PLC),AB (SLC),AB (PLC),AB (ControlLogix),AB (Panelview_en),AB
14、B-PLC与现场总线仪表组成的系统,SCADA系统介绍,SCADASupervisory Control And Data Acquisition的英文首字母缩写，意思是数据采集和监控，是一种实时采集和分析数据的计算机监控系统。从SCADA的名称上看，它不是完全的控制系统，而是集中监控系统，它是基于硬件之上的纯软件包，它常与PLC（Program Logic Controller）、RTU(Remote Terminal Unit)或其它硬件模块进行通讯连接实现集中监控功能。,SCADA系统具有对远程、分散的站库，在线实时数据采集、处理、计算、分析、存储、显示、控制等功能。SCADA系统根据系
15、统采集、控制点数的多少，系统规模的大小不同，小到只有一台计算机组成一个小型SCADA系统；大到由多台服务器和若干台工作站协同组成大型SCADA系统。工业上，SCADA系统广泛应用于远程通讯、供水与污水处理、化工、能源、电力、冶金、油气输送等领域。,输油管线由于管线长、沿线站点分散，距离相对较远、地理位置相对偏僻等特点，常采用SCADA系统对其进行数据采集和集中监控，在国外，使用SCADA系统的管线，基本上可以实现输油泵站无人值守，这不仅大大提高输油管线自动化水平，提高管线运行安全性，还大大降低运行成本，提高管线运营的经济效益。,SCADA系统典型硬件配置图,SCADA系统硬件配置图,控制中心的
16、数据服务器和站控的PLC或RTU是SCADA系统的核心控制硬件 系统所有的控制任务都是通过PLC或RTU采集现场仪表信号、控制执行机构完成的， 控制中心所有现场实时数据都是通过数据服务器与PLC/RTU进行通讯获得的，所有的控制命令都是通过数据服务器发送给站控PLC/RTU来完成。,对安全性要求高或危险性场所的SCADA系统，控制中心的数据服务器、站控的PLC/RTU、系统的通讯和网络常采取热备冗余配置， 主数据服务器出现故障，热备的数据服务器自动接管主数据服务器的工作； 主PLC出现故障，自动无扰动切换到热备PLC； 通讯主信道出现故障，自动切换到备用信道。保证系统运行不中断，提高系统可靠性。,控制中心的数据服务器上使用GPS全球卫星定位系统, 用来实现系统时钟同步，提高系统事故分析的准确性,SCADA系统三级控制：调度中心控制站库控制现场就地控制三级控制方式的无扰动切换,SCADA系统软件,SCADA系统供应商不同，提供的SCADA系统软件也不同，通常SCADA系统软件包括控制中心软件、站控软件两大部分。 控制中心软件由操作系统软件、数据服务器组态和应用软件、操作站组态和应用软件组成。 站控软件由操作系统软件、操作站组态和应用软件、PLC/RTU编程和应用软件组成。,
