油气储运自动化

前言

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，它主要包括油气集输、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。为了保证安全生产，提高经济效益，达到节能、降耗、改善环境和增加效益的目的，必须实现油气储运系统自动化。

本书是作者在多年从事储运仪表与自动化实际工作并结合近年来研究成果的基础上撰写而成，集中反映国内外在油气储运自动化方面的先进技术和先进经验。本书在内容叙述上，力求做到由浅入深、循序渐进，强调概念清楚、文字叙述确切。

全书共13章，主要讲述测量仪表基本知识、压力测量、流量测量、温度测量、液位测量、含水分析及密度测量、静电的测量方法和测量仪器、油气田及管道自动化、 执行器、自动调节系统介绍、油气长输管道SCADA系统及数字化管道发展趋势、泵房自动化、管道在线泄漏检测等内容，并力图反映技术的新成就和发展趋势。

本书由吴明、孙万富和周诗岽编著。其中，第1章和第6～第11章由吴明编著；第2～第5章由孙万富编著；第12、第13章由周诗岽编著。

由于编者水平有限，时间仓促，不足之处在所难免，诚恳希望同行和读者批评指正。



编者

2005年10月
	 
	 
	 

本书为适应油气储运系统自动化的需要，系统地介绍油气产品的计量及储运系统自动控制并力图反映技术的新成就和发展趋势，主要包括：油气储运系统的压力测量、流量测量、温度测量、液位测量、含水分析及密度测量、静电的测量方法和测量仪器、油气田及管道自动化、执行器、自动调节系统、油气长输管道SCADA系统及数字化管道发展趋势、泵房自动化、管道在线泄漏检测等，内容先进而实用。书中还列举了大量国内外现代油气管道自动化系统实例，有较高参考价值。

本书可供广大从事油气和其他介质管道输送及其自动化的工程技术人员使用和参考，也可作为高校相关专业的教材或教学参考书。
	 
	 
	 

目录

1测量仪表基本知识

11测量过程和测量误差

111测量的概念

112测量误差

12测量仪表的基本技术性能

121仪表的精确度

122仪表的灵敏度

123仪表的变差

124仪表的线性度

125仪表的动态特性

13测量仪表的基本构成及分类

131测量仪表的基本构成

132测量仪表的分类



2压力测量

21压力测量的基本概念

211压力的定义和种类

212压力的单位及其换算

213压力测量仪表的分类

214压力量值传递

22液柱式压力计

221液柱式压力计分类

222液柱式压力计分类工作原理和结构

223液柱式压力计的使用

23弹性式压力计

231弹性元件

232弹簧管压力表

233多圈弹簧管压力计

234波纹管式压力计

235电接点压力表

24电气式压力计

241电容式压力传感器

242电感式压力传感器

243电阻应变片的结构

244压阻式半导体压力传感器

245压力传感器的主要性能参数

25活塞式压力计

251活塞式压力计的结构

252工作原理

253活塞式压力计的应用

26压力计选用及安装

261压力计选用

262压力表的安装



3流量测量

31流量测量的基本概念

311流量的定义和单位

312流量仪表的分类

32差压式流量计

321概述

322差压式流量计的测量原理

323标准节流装置

33转子流量计

331转子流量计的测量原理

332转子流量计的结构

333转子测量计的使用

34流量测量仪表的选型

341流量测量仪表选用

342测量仪表的选型设计探讨

343天然气流量计量仪表及选择原则



4温度测量

41温度测量的基本概念

411温度与温标

412温度测量仪表

42膨胀式温度计

421液体膨胀式温度计

422固体膨胀式温度计

423压力式温度计

43热电偶温度计

431热电偶测温原理

432热电偶的结构

433热电偶的类型

434热电偶的测温误差

435补偿导线与冷端温度补偿

44热电阻温度计

441热电阻测温原理

442热电阻的结构

443热电阻材料

45测温仪表的选用与安装

451各种温度测量方法的比较

452温度仪表的选择

453测温仪表的选用与安装



5液位测量

51液位测量的基本概念

52直读式液位计

521玻璃液位计

522人工检尺液位测量

523磁翻转液位计

53浮力式液位计

531浮标液位计

532浮筒式液位计

54静压式液位计

541静压式液位计的测量原理

542压力式液位计

543差压式液体计

55常用油罐液位计的性能特点及选用

551常见液位计的性能特点

552常见液位计性能比较和适用介质

553选用液位计的原则



6含水分析及密度测量

61在线密度计

611概述

612工作原理与基本结构

613振动式密度计测定天然气的密度

62含水分析仪在原油含水测量中的应用

621原油含水分析仪

622YSL1G型含水分析仪的应用

623YSQF型原油含水含气在线计量分析仪



7静电的测量方法和测量仪器

71静电电位的测量

711对测量仪表的要求

712绝缘体表面静电电位的测量

713带电液面静电电位的测量

72放电电荷量的测量

721冲击电流计法测量放电电荷量

722示波器法测量放电电荷量

73绝缘电阻的测量

731测量原理

732测量方法

733测量步骤

734试验结果

74电荷密度的测量

741一般原理

742传感头结构

743比例常数β′的标定

75金属管线流动带电的测量方法

751绝缘管法测流动电流

752利用缓和罐测取流动电流

753其他方法

76逸散时间、半值时间的测量

77静电电容和介电常数的测量

771静电电容的测量

772介电常数的测量

78油品静止电导率的测量

781电容法

782浸没电池法

79油罐内空间电场强度的测量

710静电测量仪器

7101QV型静电电压表

7102BYJA型感应式静电电压表

7103KS325型集电式静电计

7104ZC36型超高电阻微电流测试仪

7105振簧式静电计



8油气田及管道自动化

81油气田及管道自动化技术概述

811基本内容

812主要应用领域和实例

813油气田及管道自动化的作用

82自动化系统的主要类型和设备

821自动化系统的主要类型

822自动化系统的主要设备

823SCADA系统工作原理及产品介绍

83油气田及管道自动化系统与其他信息系统的结合

831与油藏研究和机采井诊断系统的结合

832与地面生产设施运行优化系统的结合

833与生产销售管理信息系统的结合

84油气田及管道自动化工程建设

841油气田及管道自动化工程可行性研究及设计中应注意的事项

842油气田及管道自动化工程设备采购中应注意的事项

843油气田及管道自动化工程施工中应注意的事项

844油气田及管道自动化生产准备中应注意的事项



9执行器

91气动执行器

911固有流量特性

912工作流量特性

92电气转换器

93阀门定位器

931阀门定位器

932阀门定位器选型指南

94电动执行器

95调节阀的选择、维修与校验

951调节阀的选择

952调节阀正确安装的若干问题

953调节阀主要性能的现场检测



10自动调节系统介绍

101调节方案设计

1011被调参数的选择

1012调节参数的选择

1013调节仪表的选择

102工艺控制流程图

1021文字符号

1022图形符号

103调节器参数的工程整定

1031经验凑试法

1032临界比例度法

1033衰减曲线法

104调节系统的投运

1041调节系统的投运

1042电动仪表组成的系统的投运

1043运行中调节系统常见的问题



11油气长输管道SCADA系统及数字化管道发展趋势

111油气长输管道SCADA系统概述

1111SCADA系统概述

1112SCADA系统的构成方式

1113SCADA系统的功能

112SCADA自动监控系统软件

1121软件构成

1121软件介绍

113SCADA在我国油气管道的应用

1131SCADA系统在陕京输气管道工程的应用

1132SCADA系统在克拉玛依独山子输油管道中的应用

1133SCADA系统在陕银输气管道工程中的应用

1134SCADA系统在东营临邑输油管线中的应用

114油气管道SCADA系统设计与实施

1141油气管道SCADA系统的设计思想

1142管道SCADA系统的实施

115长输管道SCADA系统冗余技术

1151长输管道SCADA系统冗余结构分类

1152SCADA系统控制中心冗余结构

116油气管道SCADA系统发展动态

1161RTU技术的发展

1162软件的发展

1163SCADA系统功能与结构的发展

117数字化管道现状及发展趋势

1171数字管道的背景

1172数字化管道的基本涵义

1173数字化管道的关键技术

1174数字化管道的理论意义

1175数字管道建设现状及应用前景



12泵房自动化

121机泵的遥控启停

1211离心泵的启动

1212离心泵遥控启动的自动调节方案

1213两位式压力调节系统在不同工况下的应用及保护

1214自力式调压单向阀的稳定运行、结构及参数选择

1215电机的遥控启停

122机泵运行的监测

1221泵压力测量

1222电机电流的监测

1223轴温报警



13管道在线泄漏检测

131国内外泄漏检测方法综述

1311负压波法

1312质量平衡法

1313实时模型法

1314统计决策方法

1315压力梯度法

1316应力波法

1317声波法

132原油管道泄漏仿真

1321管道水击概念

1322水击微分方程及求解

1323原油管道泄漏仿真边界条件的确定

1324原油管道泄漏仿真

133原油管道泄漏点定位模型

1331温度对负压波传播速度的影响

1332原油管道泄漏定位公式

134小波变换在管道泄漏检测中的应用

1341引言

1342小波分析理论基础

1343基于小波变换的管道压力信号去噪

135统计模式识别在长输管道泄漏监测中的应用

1351特征向量的确定

1352分类方法的确定