油气储运仪表及自动化

油气储运仪表及自动化第一章 绪 论

第一节 油气储运仪表简介

第二节 油气储运自动化系统简介

第三节 测量的基础知识

习题及思考题

油气储运仪表及自动化第二章 压力测量

第一节 概述

第二节 弹性式压力计

第三节 压力传感器

第四节 压力/差压变送器

习题及思考题

油气储运仪表及自动化第三章 流置测置

第一节 概述

第二节 差压式流量计

第三节 转子流量计

第四节 容积式流量计

第五节 其他流量计

习题及思考题

油气储运仪表及自动化第四章 液位测量

第一节 概述

第二节 人工检尺测量

第三节 浮力式液位计

第四节 差压式液位计

第五节 电容式物位计

第六节 其他物位计

习题及思考题

油气储运仪表及自动化第五章 温度测量

第一节 概述

第二节 膨胀式温度计

第三节 热电偶温度计

第四节 热电阻温度计

第五节 红外测温仪及温度变送器

习题及思考题

油气储运仪表及自动化第六章 油气分析仪表

第一节 油气性质与成分分析

第二节 油气生产排放物的检测

简答及思考题

油气储运仪表及自动化第七章 油气安全防护仪表

第一节 防爆基础知识

第二节 安防与消防仪表

简答及思考题

油气储运仪表及自动化第八章 自动控制系统

第一节 自动控制系统的基础知识

第二节 管道与仪表控制流程图

第三节 复杂控制系统

简答及思考题

油气储运仪表及自动化第九章 控制器

第一节 基本控制规律

第二节 典型控制器

简答及思考题

油气储运仪表及自动化第十章 执行器

第一节 执行机构

第二节 调节机构

第三节 气动执行器的辅助设备

第四节 自力式调节阀和电磁阀

第五节 执行器的选择和使用

简答及思考题

油气储运仪表及自动化第十一章 数据采集与传输

第一节 数据采集的原理与方法

第二节 工业网络组建与数据传输

第三节 无线网络组建与数据传输

简答及思考题

油气储运仪表及自动化第十二章 监控组态软件的功能和使用

第一节 MCGS组态软件介绍

第二节 MCGS组态软件应用

第三节 计算机监测控制系统

简答及思考题

油气储运仪表及自动化第十三章 典型油气储运自动化系统

第一节 SCADA、MIS和GIS 技术

第二节 油田生产过程自动化

第三节 油库自动化系统

第四节 油气管道自动化系统

简答及思考题

油气储运仪表及自动化附录1 课后习题参考答案

油气储运仪表及自动化附录2 热电偶分度表

油气储运仪表及自动化附录3 热电阻分度表

本书较全面地介绍了石油工业中常用的油气测量、分析、安防仪表的原理与结构，以及自动化控制系统等相关知识，还对油气储运自动化的新技术和应用实例进行了概述。

本书共十三章。第一章至第七章以讲解测量、分析、安防仪表原理与方法为主，介绍了测量的基础知识、仪表的性能指标，以及压力、流量、液位、温度等参数的测量与变送，并对油气分析仪表、油气安全防护仪表进行了阐述；第八章至第十二章介绍了自动控制系统、控制器、执行器、数据采集与传输、监控组态软件的功能和使用；第十三章介绍了典型油气储运自动化系统。

本书可用于油气储运技术、城市燃气工程技术、石油工程技术等专业的教学，也可供相关工程技术人员参考。

油气储运系统是连接油气生产、加工、分配、销售诸环节的纽带，主要包括油气集输、长距离管道输送、储存与装卸等，在保障国家能源供应、维护能源安全中具有重要意义。本书主要介绍了油气产品的计量及储运系统自动控制方案和发展趋势，包括自动控制系统的基本概念、被控对象的特性分析、测量仪表、控制仪表、执行仪表、自动控制系统、油气储运常见的控制方案、油气田及管道自动化、油气长输管道SCADA系统及数字化管道发展趋势、管道在线泄漏检测等内容。

第1章自动控制系统的基本概念1

1.1油气储运自动化的基本内容1

1.2实现油气储运自动化的意义2

1.3自动控制系统的组成及方块图3

1.3.1自动控制系统的组成3

1.3.2自动控制系统的方块图5

1.4自动控制系统的分类7

1.5自动控制系统的过渡过程和性能指标7

1.5.1控制系统的静态与动态7

1.5.2控制系统的过渡过程8

1.5.3控制系统的性能指标9

1.6管道及仪表流程图12

1.6.1图形符号12

1.6.2文字符号13

1.6.3管道及仪表流程图实例14

习题与思考题15

第2章被控对象的特性分析17

2.1被控对象特性17

2.1.1对象的负荷18

2.1.2对象的自衡18

2.2对象数学模型的建立19

2.2.1机理建模19

2.2.2实验建模21

2.3对象特性的参数及其对过渡过程的影响24

2.3.1放大系数K及其对控制过程的影响24

2.3.2时间常数T及其对控制过程的影响25

2.3.3滞后时间τ及其对控制过程的影响26

习题与思考题28

第3章测量仪表30

3.1测量仪表的基本知识30

3.1.1测量的定义和测量误差30

3.1.2测量仪表的基本构成与分类33

3.1.3测量仪表的性能指标35

3.1.4油气储运测量仪表的选用要求37

3.2压力测量仪表38

3.2.1压力测量的基本概念38

3.2.2弹性式压力计40

3.2.3电气式压力计43

3.2.4活塞式压力计46

3.2.5智能型压力变送器48

3.2.6压力计选用及安装49

3.3流量测量仪表51

3.3.1流量测量的基本概念52

3.3.2差压式流量计53

3.3.3转子流量计57

3.3.4电磁流量计61

3.3.5超声波流量计62

3.3.6流量测量仪表的选用62

3.4温度测量仪表65

3.4.1温度测量的基本概念65

3.4.2膨胀式温度计66

3.4.3热电偶温度计67

3.4.4热电阻温度计74

3.4.5一体化温度变送器75

3.4.6测温仪表的选用与安装76

3.5液位测量仪表77

3.5.1液位测量的基本概念77

3.5.2直读式液位计78

3.5.3浮力式液位计80

3.5.4静压式液位计82

3.5.5雷达式液位计85

3.5.6伺服式液位计86

3.5.7其他液位计简介87

3.5.8常用油罐液位计的选用原则87

3.6含水分析及密度测量仪表88

3.6.1在线密度计89

3.6.2含水分析仪在原油含水测量中的应用94

3.7静电测量仪表96

3.7.1静电电位的测量97

3.7.2放电电荷量的测量101

3.7.3绝缘电阻的测量102

3.7.4电荷密度的测量106

3.7.5金属管线流动电流的测量108

3.7.6逸散时间、半值时间的测量110

3.7.7静电电容和介电常数的测量110

3.7.8油品静止电导率的测量113

3.7.9油罐内空间电场强度的测量118

3.7.10静电测量仪器118

习题与思考题129

第4章控制仪表131

4.1概述131

4.2模拟式控制器132

4.2.1模拟式控制器的构成132

4.2.2基本控制规律132

4.2.3DDZⅢ型控制器139

4.3数字式控制器140

4.3.1数字式控制器的特点141

4.3.2数字式控制器的基本组成141

4.4可编程序控制器143

4.4.1概述143

4.4.2可编程序控制器的构成及工作过程144

4.4.3可编程序控制器的编程语言147

4.4.4可编程序控制器的应用场合148

习题与思考题148

第5章执行仪表149

5.1概述149

5.2执行机构150

5.2.1气动执行机构150

5.2.2电动执行机构151

5.3控制机构152

5.3.1控制阀的结构和类型152

5.3.2控制阀的流量特性153

5.3.3控制阀口径的确定156

5.4电气转换器及阀门定位器157

5.4.1电气转换器157

5.4.2阀门定位器158

5.5执行器的选择、安装与校验161

5.5.1执行器的选择161

5.5.2执行器的安装162

5.5.3控制阀主要性能的现场检测163

习题与思考题164

第6章自动控制系统165

6.1概述165

6.2简单控制系统166

6.2.1简单控制系统的组成166

6.2.2控制方案的设计167

6.2.3控制器参数的工程整定172

6.2.4控制系统的投运174

6.3复杂控制系统176

6.3.1串级控制系统176

6.3.2均匀控制系统182

6.3.3比值控制系统184

6.3.4前馈控制系统186

6.4计算机控制系统191

6.4.1概述191

6.4.2计算机控制系统的组成和特点191

6.4.3计算机控制系统的典型形式193

习题与思考题202

第7章油气储运常见的系统控制方案204

7.1流体输送设备的自动控制204

7.1.1离心泵的控制方案204

7.1.2压缩机的控制方案206

7.1.3离心式压缩机的防喘振控制207

7.1.4机泵组的控制208

7.2储存设备的自动控制211

7.2.1储油罐、缓冲罐的液位控制方案211

7.2.2储气罐、分离器的压力控制方案213

7.3加热装置的自动控制214

7.3.1概述214

7.3.2加热炉的控制方案215

7.3.3换热器的控制方案218

7.3.4锅炉的控制方案219

7.4油品管道自动调和控制222

7.4.1油品自动调和控制方案222

7.4.2调和控制系统的应用实例224

7.5原油稳定装置的控制方案226

7.5.1工艺流程226

7.5.2自动检测部分226

7.5.3自动控制部分228

7.6联合站的自动化228

习题与思考题230

第8章油气田及管道自动化232

8.1概述232

8.1.1油气田及管道自动化的基本内容232

8.1.2主要应用领域和实例232

8.1.3油气田及管道自动化的作用237

8.2油气田及管道自动化系统与其他信息系统的结合237

8.2.1与油藏研究和机采井诊断系统的结合237

8.2.2与地面生产设施运行优化系统的结合239

8.2.3与生产销售管理信息系统的结合241

8.3油气田及管道自动化工程建设241

8.3.1工程可行性研究及设计中应注意的事项242

8.3.2工程设备采购中应注意的事项242

8.3.3工程施工中应注意的事项243

8.3.4油气田及管道自动化生产准备中应注意的事项244

习题与思考题244

第9章油气长输管道SCADA系统及数字化管道发展趋势245

9.1油气长输管道SCADA系统概述245

9.1.1SCADA系统的基本概念245

9.1.2SCADA系统的构成方式247

9.1.3SCADA系统的功能248

9.2SCADA自动监控系统软件249

9.2.1软件构成249

9.2.2软件介绍250

9.3SCADA在我国油气管道的应用254

9.3.1SCADA系统在陕京输气管道工程的应用 254

9.3.2SCADA系统在克拉玛依—独山子输油管道中的应用259

9.3.3SCADA系统在陕银输气管道工程中的应用265

9.3.4SCADA系统在东营—临邑输油管线中的应用271

9.4油气管道SCADA系统的设计与实施274

9.4.1设计思想274

9.4.2管道SCADA系统的实施277

9.5SCADA系统的数据通信279

9.5.1SCADA系统通讯279

9.5.2网络配置280

9.5.3扫描方式281

9.5.4通信协议282

9.5.5扫描时间284

9.6长输管道SCADA系统冗余技术284

9.6.1长输管道SCADA系统冗余结构分类284

9.6.2SCADA系统控制中心冗余结构286

9.7油气管道SCADA系统发展动态288

9.7.1RTU技术的发展288

9.7.2软件的发展288

9.7.3SCADA系统功能与结构的发展289

9.8数字化管道现状及发展趋势290

9.8.1数字管道的背景290

9.8.2数字化管道的基本含义290

9.8.3数字化管道的关键技术291

9.8.4数字化管道的理论意义292

9.8.5数字管道的建设现状及应用前景293

习题与思考题294

第10章管道在线泄漏检测295

10.1管道泄漏检测技术概述295

10.1.1管道检测的重要性与必要性295

10.1.2国内外管道检测现状295

10.1.3常用管道泄漏检测方法296

10.2原油管道泄漏仿真299

10.2.1管道水击概念300

10.2.2水击微分方程求解300

10.2.3原油管道泄漏仿真边界条件的确定302

10.2.4原油管道泄漏仿真304

10.3原油管道泄漏点定位模型307

10.3.1温度对负压波传播速度的影响307

10.3.2原油管道泄漏定位公式311

10.4小波变换在管道泄漏检测中的应用312

10.4.1引言312

10.4.2小波分析理论基础313

10.4.3基于小波变换的管道压力信号去噪319

10.5统计模式识别在长输管道泄漏监测中的应用321

10.5.1特征向量的确定322

10.5.2分类方法的确定323

10.6管道在线泄漏检测系统的性能评价324

10.6.1故障诊断系统的性能评价324

10.6.2管道泄漏检测系统的性能指标325

习题与思考题330

附录331

附录1常用压力表规格及型号331

附录2铂铑10铂热电偶分度表331

附录3镍铬铜镍热电偶分度表334

附录4镍铬镍硅热电偶分度表334

附录5铂电阻分度表337

附录6铜电阻分度表339

参考文献340 2100433B