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
3.7.1 0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
4.2.3 DDZ-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
9.1.1 SCADA系统的基本概念 245
9.1.2 SCADA系统的构成方式 247
9.1.3 SCADA系统的功能 248
9.2 SCADA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
9.3 SCADA在我国油气管道的应用 254
9.3.1 SCADA系统在陕京输气管道工程的应用 254
9.3.2 SCADA系统在克拉玛依—独山子输油管道中的应用 259
9.3.3 SCADA系统在陕银输气管道工程中的应用 265
9.3.4 SCADA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
9.5 SCADA系统的数据通信 279
9.5.1 SCADA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
9.6.2 SCADA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
9.7.1 RTU技术的发展 288
9.7.2 软件的发展 288
9.7.3 SCADA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