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1、课 程 设 计课程 安全检测技术课程设计 题目 联合站安全监测系统传感器设计一 （热电阻温度传感器设计） 电子工程学院 安全工程专业 安全0601班学号 200605060101 学生 李 阳 指导老师 徐 竟 天 二一三年六月安全检测技术课程设计任务书题 目联合站安全监测系统传感器设计一（热电阻温度传感器设计）学生姓名李阳学号200605060101专业班级安全0601设计内容与要求课程设计主要完成某联合站安全监测系统硬件设计中传感器的选型、应用及接线等。要求运用已学过各类传感器的知识，完成安全监测系统中传感器的原理、选型、厂家产品参数、接线等内容，将书本传感器的理论知识与厂家具体产品对应起
2、来，使得可以真正理论联系实际。要求熟悉相关传感器的原理与硬件结构，学会计算机监测系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监测系统硬件方案中传感器部分的能力。课程设计内容及基本要求如下：1.熟悉联合站工艺流程、监控目标及监控要求。2.学会常用的各种传感器（温度、流量、压力、液位等）参数及使用，了解其工作原理。3.课程设计中以热电阻温度传感器为主，详细介绍所选温度传感器的工作原理、硬件组成、测量电路、使用时的注意事项。详细介绍所选温度传感器的厂家产品参数、接线、特点等参数。4.完成监测系统硬件方案设计，画出原理图。 5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。起止时间2012年6月25日
3、至 2012年7月1日指导教师签名 年 月 日系（教研室）主任签名 年 月 日学生签名 年 月 日目录1 绪论11.1联合站监测分析11.2 东仁沟联合站的工艺流程11.3 东仁沟联合站的工艺流程分析21.4 东仁沟站内的主要工艺设备31.5 东仁沟联合站监控系统的控制要求31.6 监控系统控制I/O点数统计32 温度传感器原理与选型62.1 热电阻温度传感器6工作原理6热电阻类型6热电阻传感器的结构82.2一体化热电偶/热电阻8产品概况8一体化热电偶/热电阻产品特点9一体化热电偶/热电阻产品特性9校验方法102.3温度传感器选型102.3.1 SBW系列热电偶/热电阻温度变送器产品特点11技
4、术参数：12厂家型号代码说明12一体化热电阻接线方式13一体化热电阻测量范围及温差143 其他传感器选型153.1 压力变送器153.2 液位计153.3流量计174 结论18参考文献19附录201 绪论联合站工艺是油田原油集输生产中最重要的生产工艺过程，它是集油水分离、污水处理、原油及天然气集输等多个工艺系统为一体的综合性生产过程，主要包括输油脱水、污水浅处理、污水深处理、注水、锅炉和配电等生产岗位或工艺环节。目前，各大油田联合站生产工艺过程的控制主要有人工监测控制、常规仪表自动监测控制、计算机监测控制等三种方法。计算机监测控制是从上世纪七十年代迅速发展起来的一种功能强大的现代工业过程控制方
5、法。它采用计算机技术与自动化仪表相结合，对工业生产过程中的各种工艺参数进行处理、运算、显示和控制。相对于常规仪表控制，它可以提供更为复杂的控制算法，通过对各种相关参数进行综合分析，实现协调管理和优化控制。在油田联合站生产过程中，如何合理选择、设计安全可靠和便于维护的计算机监控系统，保证联合站生产的平稳运行和优化控制，实现节能降耗和安全生产，提高生产管理水平，是目前自动化技术在油田生产应用中面临的重要课题。1.1联合站监测分析联合站是转油站的一种，但由于其功能较多，在油田上普遍存在。站内包括有原油处理系统，转油系统，原油稳定系统，污水处理系统，注水系统，天然气处理系统等。它是油气集中处理联合作业
6、站的简称。主要包括油气集中处理（原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收）等、油田注水、污水处理、供变电和辅助生产设施等部分。 本设计以靖边采油厂东仁沟联合站为例。联合站（库）设有输油，脱水，污水处理，注水，化验，变电，锅炉等生产装置，主要作用是通过对原油的处理，达到三脱(原油脱水，脱盐，脱硫；天然气脱水，脱油；污水脱油)三回收（回收污油，污水，轻烃），出四种合格产品（天然气，净化油，净化污水，轻烃）以及进行商品原油的外输。联合站是高温，高压，易燃，易爆的场所，是油田一级要害场所。安全生产就要对联合站进行计算机监控。1.2 东仁沟联合站的工艺流程联合站的主要工艺流程包括有来车卸油、管输进站、油
7、气分离、原油沉降脱水、存储和汽车拉油外销等。原油先经过换热器进行加热，在经过四相分离器，进行油、水、气分离。分离出来的水经过掺水泵注井；油水混合物经过外输泵、热交换器进行下一次分离；稠油经过脱水器、稠油泵汇集、运输。图1-1 东仁沟联合站的工艺流程图1.3 东仁沟联合站的工艺流程分析（1）分离器流程从各个采油队输送过来的原油首先通过计量器计量后又进入联合站的油气水三相分离器，在这里实现气体和液体的分离。原油从分离器一端进入，然后天然气从另一端上部流出进行天然气外输，而油水混合的液体从下部流出进入一次沉降罐。（2）油罐区流程油罐区的储罐主要的任务是进行油水分离，由一次沉降罐、二次沉降罐、净化油罐
8、组成，分离器将油水混合液体输入一次沉降罐，一次沉降罐分离出大部分的原油，并把部分天然气再行收集，而将水输到污水区，进行污水处理。经过一次沉降罐的原油流入二次沉降罐继续进行油水分离，这之后的原油已经含水很少了，然后原油进入加热炉加热和脱水器脱水。经过加热和脱水后的原油进入净化油罐，等待外输。（3）加热炉流程从油罐区二次沉降罐输送过来的原油在这里经过加热，以利于原油的输送，然后送到脱水器脱水。（4）原油外输流程经过加热和脱水处理的原油含水已经很少，通过原油外输泵将原油输送出联合站。污水处理工艺流程。在这一流程里，从一次沉降罐过来的污水首先进入缓冲罐，将含有的残留天然气进行收集，然后经过加药泵进行加
9、药处理，再进入过滤罐过滤，最后将经过处理的污水输出。1.4 东仁沟站内的主要工艺设备表1-1 设备装备表编 号名 称单 位数 量1四相分离器具12原油沉降罐座43脱水泵台14热交换器台15脱水器具16净化油罐座17外输泵台28污水缓冲罐座19加药泵台110过滤罐座1以上罗列的设备基本可以满足联合站正常工作需要。1.5 东仁沟联合站监控系统的控制要求根据本联合站的工艺要求，整个监控系统要包括以下几个内容：1）三相分离器油、水室的液位、温度、压力显示及报警；2）三相分离器油室、水室液位的恒定控制；3）脱水泵、加药泵、外输泵的启、停控制；4）2台换热器前后液体的温度；5）加药泵、脱水泵进、出口压力显
10、示以及低压报警；6）两台外输泵进、出口压力显示以及低压报警；7）监测脱水器、过滤罐、缓冲罐的液位显示及报警；1.6 监控系统控制I/O点数统计 联合站监控系统I/O变量表如下图1-2。表1-2 油田联合站监控系统I/O变量表序号设备名称总点数控制要求AIAODIDO11个四相分离器8水室的液位、温度、压力3油室的液位、温度、压力3油、水室液位恒定控制221个脱水泵5泵的前后的压力、流量2控制各个泵的启、停1泵运行状况显示132个外输泵10泵的前后的压力、流量6控制各个泵的启、停2泵运行状况显示241个加药泵4泵的前后的压力2控制各个泵的启、停1泵运行状况显示151个换热器2换热器前后混合液的温
11、度261个脱水器2脱水器的液位、温度274个沉降罐8沉降罐的液位、温度88净化油罐2净化油罐的液位、温度29过滤罐2过滤罐的液位、温度210污水缓冲罐2污水缓冲罐的液位、温度2合计4532244在此设备基与控制要求基础上统计各个模拟点数。由于点数较多在此只列举5个模拟量参数。表1-3 模拟量I/O点参数表I/O位号变量名称变量说明I/O类型工程单位信号类型量程上限量程下限报警上限报警下限偏差报警正常值1-1SSYW四相分离器水室的液位AImmA9081141-2SSWD四相分离器水室的温度AImA1000803010501-3SSYL四相分离器水室的压力AIMPamA10.10.90.20.1
12、0.41-4YSYW四相分离器油室的液位AImmA9081141-5YSWD四相分离器油室的温度AImA10008002560表1-4为联合站现场物理量总统计表。表1-4 油田联合站监控系统现场物理量总表序号物理量总点数参数个数备注1温度80-200 2-50-10022液位70-5m30-8m20-12m23流量20-10m3/h24压力80-100KPa20-1MPa6合计252 温度传感器原理与选型2.1 热电阻温度传感器利用热电阻和热敏电阻的温度系数制成的温度传感器，均称为热电阻温度传感器。工业上广泛利用热电阻来测量-200500范围内的温度。热电偶由电阻体、保护套管和接线盒等部分组成。作为测量用的热电阻应具有下述要求：电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻率大，电阻与温度变化关系最好成线性，在整个测温范围内应具有稳定的物理和化学性质。2.1.1工作原理大多数金属导体的电阻具有随温度变化的特性，其特性方程如下： （2-1）式中t表示任意绝对温度时金属的电阻值；0表示基准状态t0时的电阻值；是热电阻的温度系数（1/）。对于绝大多数金属导体，并不是一个常数，而是有关温度的函数，但在一定的温度范围内，可近似地看成一个常数。不同的金属导体，保持常数所对应的温度范围也不同。一般选作感温电阻的材料必须满足如下要
