1、自控专业操作维护手册XX自动化设备有限公司20xx年08月10日目 录1 总论12 自控系统12.1二号联合站DCS12.2 计量接转站监控系统72.3 控制系统功能93 现场仪表133.1温度仪表133.2液位仪表143.3流量仪表183.4阀门233.5 火、气探测部分254 仪表使用维护注意事项264.1设备使用规程必须包括的内容274.2设备维护规程应包括的内容27前言了解一个系统各部分的运行机理是合理使用系统的关键，并能够在系统不正常运行时，采取恰当的措施或是可以正确的识别错误。本操作培训手册的目的就是如此。本手册仅就自控系统以及现场仪表的通用性能及基本原理作说明，不能取代厂家详细的2、技术资料。要想了解具体的技术细节和具体的操作，请查阅厂家提供的培训手册或技术手册。1 总论一个完整的控制系统是有三大部分组成的，现场测量变送部分、集中处理部分、现场执行部分。以下我们就分两大部分逐一介绍，这两大部分分别是：自控系统：包括过程控制系统（PCS）和火气系统（F&G）;现场仪表：包括过程参数测量变送仪表和现场的气动阀门以及火、气检测设备。2 自控系统2.1二号联合站DCS二号联合站DCS包括过程控制系统（PCS）和火气系统（F&G）。两套系统通过控制网络连接。控制方案塔河油田过程控制系统（PCS）实现二号联合站原油处理系统、污水处理系统、天然气密闭系统及辅助系统等工艺过程的监控，保障3、工艺系统安全、可靠、平稳的运行。火气监控系统采用MOORE的QUADLOG系统，火气监控系统的信号通过数据总线（M-BUS）在F&G操作站上显示。所有数据都保存在数据服务器中，可以通过组态软件在操作站上实现流程画面显示、实时数据显示、变化趋势曲线等等功能。所有监测数据可以编制成需要的报表，通过网络打印机输出，便于存档保存以及查阅。 过程控制系统（PCS）过程控制系统采用SIMENS。MOORE与本年度最新推出的APACS+R5版本过程控制系统。结构紧凑，性能可靠，功能强大，系统的主要特点如下:.1 卡件基本特点1) 以微处理器为基础，所有模件均采用金属外壳密封，可以抗静电，抗干扰以及防灰尘并且4、便于散热，故可靠性高。2) 所有模件均为固态电路，标准化，模块化和插入式结构。3) 模块的插拔是通过机箱上的导轨，并能联锁，不是同种类型的I/O模板无法插入该槽位。模块的编址不受槽位影响。4) 所有模板均能够带电插拔，在线插拔，真正实现了即插即用。不需设置，便于维护。5) 标准AI/AO，DI/DO可分别为同一种模板，这样减少了模板的种类，减少了备品备件的数量和费用的支出。.2 处理器模板 ACM+(Advanced Control Module Plus)1) 处理器模板1:1冗余配置，一旦正在工作的处理器模板发生故障，系统会自动地无扰动快速切换至备用的处理器模板，同时在操作站上报警。新的处5、理器模板取代有故障的处理器模板时，另一处理器模板会自动将数据出送到新的处理器模板中，并与之同步。不需任何人工干预。2) 处理器模板的规格是:Motorola 68040，32位，8MB 内存。内含近90种控制算法。3) 即使系统掉电，处理器模板仍可保存掉电前的数据，一旦恢复供电，即可自行恢复。.3 过程I/O卡件1) 每一块I/O卡件中都有一个CPU，能完成对所有I/O点的扫描，数据整定，数字化输入和输出，线性化，过程点质量判断，工程单位换算等功能。2) 事故顺序纪录(SOE)输入信号分辨率为1毫秒。它由标准的数字量模件(SDM)和专用的SOE软件完成，无需外接SOE装置。3) 所有420mA6、信号均具有开路和短路检测功能。4) I/O模件符合IEC1000-4-4防产生快速电瞬变的开关出点抖动的要求，所有I/O接点输入模件上具有输入延迟过滤器。5) I/O模件标定系数均在出厂时被储存在储存器中，无需再标定。6) I/O模件1:1冗余配置。某个单独的模件损坏或故障，不会引起系统的故障或当机。7) 模拟量输入信号精确度高于0.1%，模拟量输出精确度为0.1%。.4 通讯1) 冗余的I/O总线。2) 支持多家系统的通讯协议。方便兼容和扩充。.5 配置1) 两台冗余服务器，负责数据的存储，同时用来连接控制网和管理网。2) 共有2个操作员站，操作员站为DELL PC机，配置为:P4 1.7G7、/60G HD/256MB 内存21CRT/键盘/鼠标/100M以太网卡/声卡/CD-R/3.5软驱。还有1台工程师站，用于对系统的程序开发，系统诊断， 控制系统组态，数据库和画面的编辑及修改。同样采用DELL PC机，配置与操作站相同。 同时工程师站还配置光盘容量为640MB的可读写光盘机，用于长期历史信息的存储和检索。3) 两台可打印A3幅面的打印机，分别用于生产报表和事件/报警打印。设置为网络共享。4) 电源冗余:220VAC输入的24VDC，40A开关电源冗余。5) 控制器ACM+和I/O模块1:1机柜式冗余。I/O点平均余量大于20%。 火气系统（F&G）火气系统选用SIMENS.M8、OORE的QUADLOG系统。这套系统是1995年推出，专门用于在潜在危险的场合的控制应用。属于1OO2D加诊断的结构。达到了TUV AK6安全级别的认证。.1 诊断系统1) 所有的部件都经过故障强行投入的测试。2) 超强自诊断具有系统故障的质量预警，可在真正的恶性故障发生之前通知操作员，及时排除。3) 具有输出读回(REDA BACK)功能.保证回路的完好性。4) 可实现通道级的诊断。5) 故障诊断覆盖率可达到99.99%。6) 可测试出各种现场接线故障。.1.1 硬件基本特点1) 模块具有坚固的密封性好的铸铝外壳.机械强度高，抗冲击，防尘，抗电磁及静电干扰。2) 电路板表面喷涂塑料薄层，防9、潮，防腐，防尘。3) 模块的接插导电部件表面均有30微英寸的镀金层并用导电塑料覆盖。防潮，防腐，防尘， 耐磨损，导电性好。4) 金属散热罩。5) 所有I/O模块将现场信号与机架底板隔离，通道与CPU，电源及其他通道之间均采取隔离措施，可极大的抑制共模故障。除具有PCS中I/O卡件的所有特性之外，F&G中的卡件还具有以下特点：.1.2 安全离散量卡件1) 软保险特性可以对所有通道由于现场引线所导致的短路和过载进行保护。无需将模块从机架中移走即可进行远程复位。2) 通过使用增强式的在线诊断和内部的自动切断开关来确保避免由于激励性的输出而引发的故障。输出的能量通过双开关而流向负载。一个固态继电器提供10、一个正常的输出，而其第二个开关是由内在的诊断来控制的，如果检测到一个危险性故障，这些开关会打开，使输出不激励，从而确保输出处于安全模式下。.1.3 安全模拟量卡件1) 提供双重中央处理单元，双重电压-电压转化电路，双重模/数转换电路及采样和保持电路。.1.4 控制器模块1) 通过使用故障和结果分析(FMEA)的方法给系统提供诊断报告，并能根据诊断结果提供合理的故障解决方法。2) 符合IEC61131-3的四种标准组态语言混合使用于同一控制模块中。3) 控制器上设有一个物理安全开关，对安全功能进行使能或不能的设置，同时必须有专门的工具才可以对程序安全开关进行设置。.2 配置1) 一台操作站，兼作11、工程师站。具体配置为:P4 1.7G/60G HD/256MB 内存21CRT/键盘/鼠标/100M以太网卡/声卡/CD-R/3.5软驱。用于对系统的程序开发，系统诊断，控制系统组态，数据库和画面的编辑及修改。2) 电源冗余:220VAC输入的24VDC，40A开关电源冗余。3) 控制器CCM和I/O模块1:1冗余。I/O点平均余量大于20%。 软件.1组态软件过程控制系统和火气系统使用同一种组态软件:4-mation。它包含一个预确定的控制方案，这个程序库包括:1) 单PID回路带报警2) 单PID回路带外部给定及报警3) PID自整定4) 比率控制回路带报警5) 串级回路带报警6) 主控制12、回路带报警7) 次控制回路带报警8) 切断阀9) 马达控制线路10) 压力/温度补偿它的主要特点如下：1) 4-mation在组态时可以在屏幕上看到每一控制子系统所占用的时间和内存用量。2) 可以在调试时用来作仿真试验以及检查错误。3) 支持离线组态和在线组态。4) 支持功能块的无限派生。.2人机接口软件人机接口软件主要用于流程画面的设计。人机接口软件的名称为:PS Vision。以中文软件实现报表的输出。另外PS Vision与ACM+控制器之间的数据接口软件为Real-time WINDOWS NT为平台，可支持中文，可组态成各种用户想要的人机接口界面。通过MS EXCEL软件实现报表的输13、出。另外PS Vision与ACM+控制器之间的数据接口软件为Real-time I/O Server。 网络本自控系统共有三套冗余的网络，第一为I/O模块间的冗余网络：I/O BUS；第二为控制器与控制器之间的冗余网络：M-BUS；第三为站内操作管理层的冗余网络：ETHERNET。PCS和F&G两套系统分别挂在M-BUS总线下，无需任何其他网络设备，即可实现无缝集成。2.2 计量接转站监控系统相对于二号联合站的DCS，计量接转站的监控系统要简单一些，它在逻辑上分为两个部分：站内控制部分和井口数据终端。站内控制部分站内部分主要负责对计量接转站内部工艺参数的采集以及对部分工艺对象的控制。站内系统14、采用的是西门子的SIMATIC S7-300系列通用工业控制器PLC。.1系统配置计量接转站站控系统配置如下：1) 一台操作员站（兼工程师站）；2) 两台冗余现场控制站；3) 1台打印机。操作员站与控制站之间通过双冗余的PROFIBUS总线连接起来，I/O模块采用PROFIBUS总线直接挂接到现场控制站。通过通讯模块和数传电台实现与井口RTU的数据通讯。2.2.1.2软件组态软件采用WINcc V5.2，它的主要功能如下：1) 图形对象导向：简易的应用程序环境设定，图形对象和对象群组容易移动、调整大小和建立功能链接。2) 网络联机功能：支持多种协议和网络互连方式。3) 应用程序编辑功能；4) 15、安全管理功能：可按照不同的权限分配不同的用户，登陆时需要用户名和密码，对于不同的操作人员有不同的用户名和密码；5) 曲线记录功能；6) 警报处理功能；7) 数据处理功能。井口数据终端（RTU）井口数据终端负责将井口的数据采集并通过数传电台将数据发送到所属的计量接转站。RTU采用XX安控科技发展有限公司设计制造的井口监测RTU。实时检测井口数据并存储，由所属的计量接转站的数传电台通过轮询的方式采集，在出现报警信息时，可突发上传。RTU主要由主控制器、I/O模块、电台、电台电源、避雷器、电源开关、接地汇流条以及保护箱组成。适应于在恶劣的露天环境下工作，它的工作温度为：-4080。它的主要特点如下：16、1) 高可靠性；2) 开放型；3) 具有掉电保护功能；4) 支持高级语言编程；5) 自检功能。操作可通过手操器、便携机与RTU主控模块连接，读取信息或是更改组态，具体可参见厂家提供的技术手册。2.3 控制系统功能自控系统（包括二号联合站DCS以及计量接转站监控系统）应能完成以下功能：1) 数据采集和存储2) 控制:包括顺序控制,逻辑控制,连续控制,批量控制3) 报警4) 记录5) 显示6) 执行紧急关断逻辑7) 显示计量接转站以及井口的检测信息现在逐一介绍。数据采集和存储1) 系统能检测模拟和数字两种信号，并把数据存储在存储器内。2) 控制室操作人员能中止对任一模拟输入输出信号的扫描并能修改设17、定参数。3) 对各输入信号的扫描间隔应能够满足工艺过程的要求。4) 趋势记录采样时间，根据需要5s24h可选，对测量，给定和操作输出均可有趋势采样功能。5) 对过程变量的历史数据建立数据库，数据库可6分种将瞬时值存盘一次，并保留前7天的瞬时值。数据库保存前3个月的2小时平均值和累积值，保存1年的8小时，24小时，月平均值和累积值。 控制1) 连续控制：系统有连续控制的功能，主要有比值，PID调节等2) 顺序控制：系统顺序控制功能，执行信号的逻辑运算和判断。可自动完成过程或设备的安全，停止保护。 报警1) 模拟输入信号超出信号范围2) 模拟输入信号超出高，低限值3) 模拟输入信号变化率超出限定范18、围4) 模拟输出信号超出高，低幅值5) 数字输入信号为报警状态6) 通讯中断报警7) 系统本身故障 记录1) 生产运行记录a) 班记录:每12小时打印一次平均值和累积值。b) 日记录:每天24:00时打印一天的平均值和累积值。c) 月记录:每月第一天00:00时打印上月的平均值和累积值。d) 生产运行曲线打印。记录打印可设置为定时打印和随时打印，报表汉化。2) 报警纪录a) 发生任何一种报警时，应自动启动打印机打印报警数据，也可以根据需要手动启动打印机打印报警记录。报警记录的内容要求报警开关信号报警值，日期及时间，报警时间需精确到秒级。3) 事件记录a) 操作人员的任何操作均作为事件记录，事件19、记录的内容包括:事件名称，事件内容，发生的日期和时间。可手动或自动启动打印机打印事件记录。 显示1) 操作人员画面a) 菜单画面，列出可显示的全部画面的一个目录，可以在此画面上直接调用所需画面。b) 总貌画面，显示全部过程变量。c) 组显示画面，在每一组显示画面上，同时显示几个(如8个)相关检测控制点的信息。d) 点显示画面，在每一幅点显示画面上显示一个检测控制点的全部信息。e) 趋势显示画面，每幅趋势显示画面应在同一坐标上，同时显示至少4个变量的变化趋势。每个变量的变化趋势以不同颜色显示。有23种间隔时间供用户自由选择， 如1小时，8小时，24小时等。f) 动态流程图显示画面，用图形，颜色，20、数据等组合显示装置的运行状态和变量的实时值。g) 通讯统计显示画面，显示各级通讯状态。h) 报警显示画面，有2种可供选择的声响和颜色，报警级别用不同的声响区分，并能通过显示画面确定第一报警原因。过程存在的所有报警都应同时显示。i) 报警总汇和报警记录显示画面。j) 报警极限操作显示画面。2) 工程技术人员画面工程技术人员能在工程技术人员画面上方便地进行系统的结构，用户流程图，各类图形和各类记录，报表的生成，同时为系统的二次开发及优化控制提供相应的语言和接口。a) 系统组态画面，在此画面上进行系统结构的生成和各回路，各种显示图形的生成，生成各种顺控和逻辑控制回路画面。b) 高级语言编程画面，用提21、供的高级语言可方便的编制各类复杂控制及局部优化软件， 用于过程控制的高级语言具有实时性。c) 联机记录和报表生成画面，在此画面上至少生成下述联机记录:周期性联机记录，以每小时一次进行的联机记录，报警历史联机记录，操作联机记录。3) 维护人员画面a) 系统诊断画面，在此画面上显示系统设备，通讯及网络的诊断结果及发生故障设备的位置等参数。b) 系统维护画面，根据自诊断的结果，该画面显示维护提示指导维修人员工作。c) 系统资源使用情况画面，显示整个系统中资源的使用及内存分布情况，便于系统的管理。d) 设备状态画面，显示出发生故障的设备上故障卡件的位置。 所有故障/报警的显示应能够伴随提供原因和建议排22、除措施的显示。 操作1) 系统提供工程师键盘，操作键盘，鼠标等操作。2) 操作安全:操作输入采用密码或键锁方式，规定各操作站和操作员所管辖的范围，对操作员，工程师，维修人员，经理所处理的数据范围加以限制。3 现场仪表现场仪表主要分为温度仪表、液位仪表、压力仪表、流量仪表、气动阀门和火、气探测部分。3.1温度仪表概述温度仪表是一体化温度变送器，即将一次检测元件与变送器整合在一体的温度测量仪表。此项目中选用的一次检测元件为分度号为Pt100的铂热电阻。热电阻温度传感器用来连续测量被测介质的温度，并将电阻信号送到变送器，转换成420mA的电流信号送入控制系统的模拟量输入通道。传感器测量范围通常在-223、00650。本工程采用了0时阻值为100欧姆的铂电阻（分度号为Pt100）。铂电阻具有线性好、稳定性好、电阻值高等特点。温度传感器配有温度套管，材质为不锈钢。使用温度套管的优点是：避免介质直接接触感温探头，防止腐蚀。感温监测元件可拆下维修。测温原理热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度之间呈一定函数关系的原理实现温度测量的。金属导体电阻与温度的关系一般可以表示为： （3.1）式中 Rt温度为t时的电阻值； Rt0温度为t0时的电阻值； 电阻温度系数，即温度每升高1时电阻相对变化量。一般金属材料的电阻与温度的关系是非线性的，但是，在某一个范围内，可以近似为一个常数。电阻与温度的函数关系确24、定了，就可以通过测量置于测温对象之中并与测温对象达到热平衡的热电阻的阻值而求得被测温度了。为了方便接入自控系统，我们需要将电阻值转换成420mA的标准电流信号。基本的原理是通过电桥的方式，金属导体随温度电阻值变化，破坏了电桥的平衡，就会出现一个电压值，此电压值在输入级被放大，此电压值与输入量成正比，在经过模/数转化器转换成数字信号，这些信号经过电气隔离送到微处理器，在此按传感器特性及其他参量（阻尼、环境温度等）加以转换，这样处理过的信号在数/模转换器中转换成与负载无关的420mA直流电流信号输出。操作在现场液晶表头处，我们可以通过按键来调整和设置显示和输出，包括：量程、显示单位等等参数。具体按25、键的功能，可以参见MOOR公司提供的设备操作手册。3.2液位仪表液位仪表主要有超声波液位计、雷达液位变送器、压力式液位变送器和电动浮筒液位计。超声波液位变送器超声波一般是指频率高于20KHz的声波。当声波从一种介质向另一种介质传播时，在两种密度不同，声速不同的介质的分界面上，传播方向便发生了改变。即一部分被反射，一部分折射入相邻介质内。假设两种介质的密度分别为、，声波在两种介质中的传播速度分别为v1，v2，反射波的声强为IR，入射波的声强为IE，则存在如下关系： （3.2）式中，为入射角，为折射角，、为两种介质的声阻抗。在声波垂直入射时（），其反射率为： （3.3）当声波从液体或固体传播到气体26、，或相反的情况下，由于两种介质的密度相差悬殊，声波几乎全部被反射。因此，我们可以通过接收液面反射回来的回波声脉冲，并测定相应的时间，即可得出液面的高度。利用超声波测量液位，测量的准确性关键在于声速v。由于声波在介质中的传播速度与介质的密度有关，而密度是温度和压力的函数，因此，当温度变化时，声速也要发生变化，而且变化比较大。此次设计中的超声波液位计内置温度自动补偿，可以提高测量的精度。.1操作打开超声波液位计的上盖，就可以看到显示和按键的控制面板，通过在上盖上的彩色图示指南就可以完成简单的维护和标定工作。详细的技术说明需要参见厂家提供的设备技术手册。雷达液位变送器油罐液位检测采用的是雷达液位变送27、器。雷达液位变送器与超声波液位计一样属于非接触测量中的一员，适用于不利于接触测量的物位测量：如高粘附介质、强腐蚀介质等等。使用雷达液位计通常需要被测量介质的介电常数大于1.8。雷达液位变送器是应用微波入射液面后的反射波测量液位高度的。测量时微波源将产生的微波传送到天线，由天线向被测液面辐射，从液位表面反射回来的微波信号又被天线接收，天线将接收信号送往混频器、放大器、变换器等，经过一系列分析、处理、计算后，输出相应的420mA信号远传。.1测量原理雷达液位计的测量原理与超声波相同。是通过电磁波在单位时间内通过的距离来测量物位高度的。但是电磁波与声波不同，它的传播速度基本不受介质的影响，因此，它的28、应用范围要比超声波液位计广泛。电磁波的速度恒定等于光速c，从发射器发射到电磁波碰到液面返回之间的时间t，我们可以得出:h=c.t/2，h为电磁波通过的距离，用设定的罐高减去这个h，我们就可以得出实际的液面高度了。.2操作西门子雷达液位变送器，包含两种可设定的模式：设置状态和运行状态。在设置状态下，雷达液位变送器就会停止对过程变量的响应，操作人员可以通过表头上的按键来设置不同的参数，包括罐的形状、量程，420mA的对应位置等等。设置完毕后，恢复到运行模式下，变送器即可以根据设置的参数进行工作。具体的设置方法需要参见厂家提供的设备操作手册。压力式液位变送器静压测量液位的原理是压力等于液位高度与液体29、重度的乘积：P=gh。被测量介质的密度相对变化很小的时候，我们通过压力变送器显示的压力值就可以换算出被测量介质的高度。静压液位变送器主要用于精度要求不太高的水罐液位检测。由于消防水罐为常压容器，本项目采用压力变送器，通过液位高度的变化根据所得压力即可得出水罐的液位。采用差压变送器测出被测液体上方、下端的压力差，主要用于压力容器中的介质高度测量。根据流体力学的原理，我们可以知道： （3.4）由上式，我们可以得出： （3.5）式中:P-为测量点A，B之间的差压； H-为液位的高度； -为介质的密度； g-为重力加速度。通常，被测介质的密度是已知的，由上面的公式我们可以看出，A，B两点之间的压差与液30、位的高度成正比，这样就把测量也为高度的问题转换成测量差压的问题了。其实静压式仪表也是一样，只是相当于差压仪表的负压室与大气连同了，其原理与差压式仪表一致。 当然，使用差压式仪表需要考虑零点迁移的问题。一般来说，这种情况是最简单的情况，称为“无迁移”。也就是说，在H=0的情况下，正、负压室的压力是相等的。但是自在实际的应用中，往往不是这样，正负压室由于各种原因，存在差异，这种差异就会带来零点的迁移，因此我们就需要调整零点。调整零点的方法很多，其目的就是一点：平衡正、负压室的压力，使之相等。具体仪表的具体的操作方法可以参见厂家提供的操作手册。电动浮筒液位计电动浮筒液位计是利用浮力的原理进行液位测量31、的。应用浮力原理测量液位，大致可分为两种情况：一种是维持浮力不变，浮标永远漂浮在液面上，浮标的位置随液位的变化而变化，检测出浮标的位移量，就可以知道液位的高低，如浮球液位计；另一种浮力是变化的，浮标浸没在液体中，由于浮标被浸没的程度不同，浮标所受的浮力也不同，检测出浮标所受的浮力的变化，就可以知道液位的高低，如：浮筒液位计。浮筒液位计的液位检测通过作用在浮筒上的浮力使与浮筒连接的扭力管产生一定的扭角，这样，浮筒上浮力的变化转化成扭力管上扭角的角位移量的变化，然后通过霍尔元件将此角位移转换成电动信号，远传至中控室进行显示。3.3流量仪表石油生产过程中所需要的物料大部分是流体，这些流体在某些动力设32、备（如泵、鼓风机、压缩机等）的作用下沿管道密闭输送。为正确的指导生产操作，监视设备运行状况，确保优质高产，安全低耗以及进行产品的成本经济核算，经常需要测量生产过程中的各种介质（如液体、气体和蒸汽等）的流量。它是石油生产过程中一个十分重要的测量参数。随着自动化水平的不断提高，流量测量和控制已经由原来的保证稳定运行朝着最优化控制过渡。这样流量仪表更是成为了不可缺少的检测仪表之一。流量测量的方法有很多种，其测量的原理以及采用的仪表结构形式各不相同。目前有很多种流量测量得分类方法，我们按其中一种分类方法来介绍：1) 速度式流量计：主要以测量流体在管道中的流动速度作为测量依据的流量仪表。如：差压式流量计33、转子流量计、靶式流量计、电磁流量计、旋进漩涡流量计等。2) 容积式流量计：主要利用流体在单位时间内连续通过固定容积的数目作为测量依据的流量仪表。如：罗茨流量计、刮板流量计等。3) 质量流量计：主要利用测量流过流体的质量M作为测量依据的仪表。它具有测量的精确度不受流体的温度、压力、黏度等变化影响的优点。如：热式质量流量计、补偿式质量流量计、振动式质量流量计等。根据上面的分类方法，在此次工程中，我们应用的流量计主要是速度式流量计和质量流量计。速度式流量计主要应用的是：旋进漩涡流量计和电磁流量计；质量流量计应用的是：振动式质量流量计。旋进漩涡流量计旋进漩涡流量计适用于对气体进行计量，并且对精度要求34、不高的场合中使用。它的工作原理如下：当沿着轴向的流体进入流量传感器入口时，旋叶强迫流体进入旋转运动，于是在漩涡发生体中心产生漩涡流，漩涡流在文丘利管中旋进，到达收缩段时由于节流是漩涡流加速，当漩涡流进入扩散段后，由于回流的作用强迫进入旋进式二次旋转。漩涡流的频率与介质的流速成正比，并为线性，由霍尔元件检测，经过放大、滤波等环节，变成频率与流速成正比的脉冲信号。在现场表头内部利用测得的温度/压力信号对此信号进行补偿，得出在标况下的体积流量信号（420mA）输出。此次设计中的旋进漩涡流量计本身自带温度补偿，压力补偿信号是由安装在旋进漩涡流量计上的压力变送器输出。在现场表头处的显示值是理论补偿过的流35、量值，也就是说，表头处对于测得的体积流量作了实际的温度修正，但是压力修正参数是人工输入的，考虑到现场实际操作压力比较稳定，而且由于ABB的旋进漩涡流量计没有内置压力补偿单元，故如此设计。压力信号以及经过理论修正的流量值输入至中心控制室中，在系统中将实际的压力值替换在现场表头处设置的理论压力补偿值，因此在中控室中看到的是实际的体积流量数值。在现场表头处可以通过按键进行量程以及各种参数的调整和设置，具体需要参考厂家提供的产品技术资料。电磁流量计电磁流量计适用于对导电性液体介质进行流量测量。常用来测量酸、碱、盐溶液及含有固态颗粒或纤维浆体的流量。电磁流量计由检测和转换两部分构成。被测介质的流量经检测36、部分变换成感应电势，然后再由转换部分将感应电势转换成标准的统一直流信号进行输出。电磁流量计的基本原理是基于电磁感应定律。导电流体在磁场中切割磁力线，会在两侧的电极上产生感应电动势，感应电势的方向可由右手定则判断，大小由下式确定： （3.6）式中：Ex感应电势，V; B磁感应强度，T; D管道直径，即流体垂直切割磁力线的长度，m; V垂直于磁力线方向的液体流速，m/s; C比例系数，即单位换算系数。体积流量Q(m3/S)与流速的关系为： （3.7）将此式带入上面的公式(3.6)中，我们可以得出： (3.8)式中：K仪表常数，取决于磁感应强度B和管道直径D的大小。由上面的公式可以看出，感应电势的大37、小与体积流量之间具有线性关系，因而仪表具有均匀刻度。质量流量计前面所说的两种流量计均为测量体积流量的仪表。但是在有些场合，像原油外输场合，人们更关心流过的质量是多少。因此，就需要采用质量流量计。质量流量计分为三大类：1) 直接式：即检测器输出的信号直接反映质量流量。2) 间接式：分别检测流体体积流量和密度，通过乘法器的运算得到反映质量流量的信号。3) 温度、压力补偿式：即检测流体体积流量、温度、压力，并根据流体密度和温度、压力的关系，通过计算单元得出流体的密度，然后与体积流量相乘得到反映质量流量的信号。此次工程中，我们选用的是直接式质量流量计。直接式质量流量计的测量原理有很多种，我们选用的是利38、用哥里奥利力原理进行测量的质量流量计。哥里奥利力是指：位于匀角速度转动参照系中的运动物体，对在转动参照系中的观察者看来，该物体除了要附加惯性力心理的作用外，还要附加另一种惯性力的作用才能利用牛顿第二定律来描述物体的运动状态，这种力就是哥里奥利力，简称哥氏力。质量流量计的测量管为U型，测量管在电磁驱动系统的驱动下，以固有振动频率做周期性上、下振动，当流体流过振动管时，流体被强制接受管子的垂直运动。在管子向上振动的半个周期内，流入的流体反抗管子向上运动对其垂直动量的增加，而对管子施加一个向下的力。反之，流出管子的流体对管子施加一个向上的力，以反抗管子向上运动对其垂直动量的减少。这就导致了测量管产生39、扭曲。在振动的另外半个周期，测量管向下振动，扭曲方向则相反。这样，测量管受到方向和大小都随时间变化的扭矩，使测量管绕U型管的中轴线做周期性的扭振，这一扭曲现象称为哥里奥里现象。以管子向上运动的振动半周期为例，设其角速度为w，则U型管流入侧受到的哥氏力为： （3.9）式中：m测量管中流体的质量； v被测流体流速； w测量管向上方运动的角速度。质量流量的定义为单位时间流过流通截面的流体质量，即：M=m/t (3.10)式中：m时间t内流过测量管中流体的质量； t流体流过测量管的时间。对均速流体fc=2lMw则 M=fc/2lw (3.11)由于测量管的长度l及其转动的角速度均为常数，故1/2lw为40、常数。令K=1/2lw，由此M=Kfc (3.12)由式（3.12）可知，质量流量M与哥里奥利力fc成正比。当测量管的结构及其振动的驱动系统确定后，则K为已知常量，测得fc即可求得质量流量M。同理，若分析测量管向下运动的振动半周期并测出管内的流体时，也会得到同样的结论。3.4阀门为了减少各种扰动对控制对象的影响，传感器和变送器会收集关于过程变量及其与要求的设定点之间的关系的信息，然后由控制器处理这些信息，并决定必须怎样做才能使的过程变量在扰动发生后，恢复到正常的范围。控制中，最常用的终端控制元件就是阀门。阀门又分为很多种，也有不同的分类，从动力源上讲，分为气动、电动、液动；从执行机构的结构上讲41、，分为薄膜阀、汽缸阀，从阀芯的形状上讲，分为蝶阀、球阀。在此次工程中，我们使用的阀门主要有：气动V型调节球阀、气动O型开关球阀、气动开关蝶阀、气动三通阀门。一个阀门的构成主要有：执行机构、阀体、阀芯以及阀门附件。我们分别来介绍。执行机构执行机构有很多种：薄膜执行机构、活塞执行机构、电液执行机构、手动执行机构、齿条齿轮执行机构等等，由于各种原因，当然，主要是安全因素，一种阀门上面，可能同时存在几种执行机构，二号联合站内设计的阀门，每个阀门上，同时存在气动活塞拨叉执行机构和手动执行机构。所谓气动活塞拨叉执行机构，就是气源通过在活塞的左右两侧施加压力，推动活塞运动，活塞带动拨叉作旋转运动，拨叉与阀杆42、是一体的，因此可以带动阀芯作旋转运动，这样就控制了阀门的开关。在活塞拨叉执行机构出现故障的时候，我们可以通过手动执行机构，也就是手轮来控制阀门的行程。阀体简而言之，阀体阀门的外壳，就是用来安装阀芯、阀杆、执行机构以及阀门附件的装置，它需要具备以下功能：1) 包含流体而没有外部泄漏。2) 能够承受过程中介质的冲刷性、腐蚀性、温度和压力的影响。3) 具备相应的连接端形式以与相邻的管道相配合，并建立执行机构连接方式以使得执行机构的推力传递给阀芯连接杆或旋转阀轴。4) 根据阀芯的结构，提供匹配的阀座，确保泄漏量达到设计的要求。阀体也有很多种，有单座阀体、双座阀体、平衡阀芯笼式阀体、三通阀体、旋转阀阀体43、等等。不同的阀体内部还有很多差别，主要是根据不同的工艺情况进行选择。阀芯阀芯的结构直接影响阀门的流通能力，不同的阀芯结构适用于不同的场合。在此次工程中，对应于需要调节的场合，我们选用的是V型球阀，V型调节球阀可调范围很宽，可以达到1:100甚至更高，适用于连续控制系统，其流量特性近似于等百分比；而且球阀适用于高黏度、颗粒状和污秽流体的场合。需要切断的地方，我们选用的是O型开关球阀和开关蝶阀，由于O型球阀的流通能力好，在全开的时候，带来的压损很小。但是对于口径大于200的管道，因为球阀自身重量太大，带来维修的不便，因此选用蝶阀。可以在12s内全开或是全闭，泄漏等级达到ANSI VI，可以在正常生44、产的过程中或是在危险、故障时可达到截流的目的。在污水处理部分以及消防部分，我们选用的是开关蝶阀，在出现火灾情况的时候，可以迅速打开阀门，喷射冷却水和泡沫液。在需要选井计量的场合，选用三通球阀，T型通径，用于改变流体的流向。阀门附件阀门附件包括很多，例如：阀门定位器、阀位开关、电磁阀、过滤减压阀等等。过滤减压阀是所有气动阀门都有的，调节阀还包括阀门定位器，用于阀门行程的精确定位，并能够返回阀位信号（420mA）；开关类的阀门配备有电磁阀和两个阀位开关，通过对电磁阀的开关控制，控制阀门的开关，阀位开关分别输出阀门开/关两种状态触点。3.5 火、气探测部分火、气探测是站区安全系统的一个重要部分。火、45、气探测部分对可能存在的危险气体泄漏和火灾进行自动检测和报警，在火灾情况下手动启动相应的消防灭火系统，为操作人员和生产设施提供安全保障。火、气探测系统独立于工艺测控系统，由分布在各区域的火/气探测元件、现场手动报警按钮以及安装在值班的火气系统（F&G）组成。火气系统的具体介绍详见2.3节。下面我们具体介绍一下现场的火、气探测元件。火、气探测元件包括：感烟探头：主要设置在配电间和房间走廊内。火焰探头：主要设置在油罐上。可燃性气体探头：主要设置在站区原油处理设备和集输管线处可能泄漏的部位附近。手动报警按钮：主要设置在站区主要的设备和房屋附近。 感烟探头感烟探头采用离子式感烟探头，这种探头有发射离子室46、和探测室两部分。在设备受高温作用或有危险火源时，会有烟雾产生，烟雾进入探测室，烟雾微粒与离子室发射的离子碰撞而使离子电流发生变化。当这种变化达到设定值时，输出触点闭合信号至火灾盘报警。感烟探头也配有编码底座，可现实报警点位置。火焰探头火焰探头采用红外传感器和紫外传感器共同进行探测。这两个传感器并列的安装在一起，当两个传感器同时检测到火焰时，就会输出一个继电器信号或者420mA信号报告火灾情况。火焰探头上面分别有两个LED指示灯，不同的组合有不同的状态指示；同时对应于420mA不同电流值的有不同的含义。具体参考厂家提供的产品手册。可燃气体变送器可燃气体探头采用催化燃烧型敏感元件。当可燃气体进入探47、测器时，探测电路内的电桥电阻元件与气体分子发生催化反应，产生无焰燃烧，使电阻值随分子浓度而变化，该电阻臂的电流也发生变化，测量桥路输出不平衡电位至放大器，经转换形成420mA信号供远传。火气系统接收420mA信号，根据报警值设定，在报警点报警。现场手动报警按钮罐区设有多个手动报警按钮，均为防爆型（防爆等级为Exd）按钮，值班室设有手动报警按钮，带有编址单元，且为“击碎玻璃”型。一旦有人发现火灾，可击碎玻璃，按下按钮报警。4 仪表使用维护注意事项设备使用、维护规程是根据设备使用、维护说明书和生产工艺要求制定，用来指导正确操作使用和维护设备的法规。4.1设备使用规程必须包括的内容1) 设备技术性能48、和允许的极限参数，如最大负荷、压力、温度、电压、电流等；2) 设备交接使用的规定，两班或三班连续运转的设备，岗位人员交接班时必须对设备运行状况进行交接，内容包括：设备运转的异常情况，原有缺陷变化，运行参数的变化，故障及处理情况等；3) 操作设备的步骤，包括操作前的准备工作和操作顺序；4) 紧急情况处理的规定；5) 设备使用中的安全注意事项，非本岗位操作人员未经批准不得操作本机，任何人不得随意拆掉或放宽安全保护装置等；6) 设备运行中故障的排除。4.2设备维护规程应包括的内容1) 设备传动示意图和电气原理图；2) 定时清扫的规定；3) 设备使用过程中的各项检查要求，包括路线、部位、内容、标准状况49、参数、周期(时间)、检查人等；4) 运行中常见故障的排除方法；5) 设备主要易损件的报废标准；6) 安全注意事项。一般来说，仪表和阀门在投产时均已调好，在不出现故障或不需要更改的情况下，可以由自控系统按照预先组态的功能自动运行，不需要人工干预，也最好不要人工干预。如果由于工艺参数的变化，需要调整的时候，应该由经过培训的工程师进行功能组态、调试。如果出现了故障，导致系统不能够正常的运行。应该从控制回路的角度去分析故障原因，先分析动力源、传输线路、后分析电子模块等部位，使用由易到难的排除方法检测故障。在检查仪表故障的时候，应该严格遵循厂家提供的产品维修手册中的要求。对于不能排除的故障或是不能分析的故障，应该及时与厂家联系，要求提供维修服务。同时应该对每一台现场设备建立设备维护档案，以被查看，并能从中吸取经验。