（油氣儲運工程專業使用）實驗目錄一、實驗目的…………二、實驗內容三、實驗一管道輸送流量、壓力和溫度測試實驗3.1實驗目的…………3.2實驗設備與實驗原理……………3.2.1實驗設備……………………3.2.2實驗原理……………………3.3實驗裝置及流程…………………3.3.1實驗裝置…………………3.3.2實驗流程…………………3.4實驗步驟…………四、實驗二原油泵站仿真培訓系統4.1系統組成………4.2仿真培訓系統的運行…………4.3系統仿真操作…………………五、實驗報告5.1原油泵站仿真培訓系統實驗報告……5.2兩相流實驗報告…………油氣集輸實驗指導一、實驗目的油氣集輸研究的主要對象是油、氣田生產過程中原油及天然氣的收集和輸送問題。通過本課程的實驗教學，可使學生對集輸工藝元件的結構特點以及有關工藝流程有一定了解；能利用相關工藝軟件編程計算部分冷凝和部分汽化、露點與泡點、節流制冷工藝、膨脹制工藝；掌握乳狀液的鑒別和含水量的測定、氣液兩相流流型的測定、氣液兩相流參數的測定方法；通過在仿真計算機終端模擬實施改變某一站的工藝控制參數、給定值、泵組合，啟停泵、開關閥門、倒流程等操作訓練，讓學生對抽象的理論知識有一個感性的認識，進一步提高基本實驗技能，訓練學生實際動手能力。二、實驗內容1.集輸工藝元件實驗由教師講解SJT-88型精餾塔裝置、列管式換熱器、XFQ-88旋風式分離器、TST填料吸收塔、過濾器等儀器設備，掌握氣體的脫水（甘醇）、甘醇的再生、氣體中機械雜質的分離等工藝流程。2.輕烴回收上機實驗通過相關工藝計算軟件，學生使用計算機編程開展部分冷凝和部分汽化、露點與泡點的計算、節流制冷工藝計算、膨脹制工藝計算，使學生對課本理論知識得到進一步加深。實驗儀器：。3.乳狀液的鑒別和含水量的測定利用顯微鏡、汽輪機油破乳時間測定儀、離心機等儀器設備對乳狀液的類型進行鑒別、破乳，同時開展乳狀液含水量的測定。實驗儀器：。4.兩相流模擬實驗利用兩相流實驗臺架開展氣液兩相流流型的測定、氣液兩相流參數的測定。5．原油泵站仿真培訓系統在仿真計算機終端實施改變某一站的工藝控制參數、給定值、泵組合，啟停泵、開關閥門、倒流程等操作；設計各種事故工況，實施操作，訓練對事故工況的處理能力；演示各種水擊事故超前保護運作過程等。三、實驗一兩相流模擬實驗3.1實驗目的1.了解電阻式應變壓力傳感器、熱電阻溫度變送器和電磁流量計的工作原理。2.了解數據采集的基本原理,包括采樣、量化和編碼一系列的A/D轉換過程。3.測定主泵工作在不同頻率下管道的流量。4.測定當前環境溫度。5.測定主泵工作在不同頻率下管道上的10個壓力取樣點的值，并分析管道特性曲線。3.2實驗設備與實驗原理3.2.1實驗設備（1）水池。內徑ф2.5m，高1.8m，中間設有ф1m的圓桶；（2）管道。長度為150m，直徑為120mm，包括兩段長為1m的透明玻璃管；（3）主泵。型號為100LXLN-115-19，功率為15KW，轉速1450轉/分，總揚程19m，流量為115m3/h；（4）數據采集系統。包括各類型的傳感器、LU-906M智能調節儀、XSJ流量積算儀和計算機等；表1系統傳感器列表檢測量傳感器類型工作電壓精度壓力JYB-KO-HAG型壓力/液位變送器24V（DC）±0.5%F.S溫度JWB/pt100一體化溫度變送器24V（DC）±0.5%液體流量KTLDE-125-103智能電磁流量計220V（AC）±0.5%3.2.2實驗原理（1）壓力變送器電阻應變式傳感器是根據彈性元件在應力拉伸作用下發生應變而使電阻改變的原理制成的。它的阻值變化與其物理性質的關系如式（1）（1）式中，為材料的泊松比，為電阻率，K代表應變靈敏系數，即每單位應變引起的阻值相對變化量。作為測量應變的敏感元件，K越大越好。忽略影響小的項可得材料的靈敏系數分別為和。其中為壓阻系數，E為材料的彈性模量。由于、、E都是常數。由此可見電阻的變化量與應變（壓力）成正比，因此可根據阻值來測壓力。電阻式傳感圖1電阻式壓力傳感器測壓原理器測壓原理如圖1所示，其中應變電橋由恒流源供電，當傳感器上無壓力時，R1=R2=R3=R4，左右橋臂的電流相等，即I1=I2。有壓力時R4減小，R2增大，因I2不變導致b點電位升高；同時R3增大，R1減小，引起a點電位下降；ab間的電壓反應了壓力的大小。JYB-KO-HAG型壓力/液位變送器的工作原理是利用單晶硅的壓阻效應，在單晶硅膜片上擴散一個惠斯登電橋，被測壓力通過隔離膜片和灌充的硅油傳送到敏感元件上，由于壓阻效應，四個橋臂電阻的阻值發生變化，電橋失衡，敏感元件輸出端就有一個對應于壓力變化的信號輸出。此信號經由IC放大電路和信號調理電路，輸出一個4-20mA的電流信號。（2）溫度變送器熱電阻或熱敏電阻都是利用材料的電阻對溫度敏感的特性制成的電阻溫度傳感器，在工業中被廣泛應用。與熱電偶相比，在低溫區域，熱電阻產生的電動勢較大，測量精度較高，而且不存在冷端補償問題。JWB一體化溫度變送器是一種接觸式測量溫度的現場用儀表，通常與其相應的二次儀表或計算機采集測量系統配套使用,可準確測量生產工作過程中各種介質或物體的溫度（使用范圍

-200℃～1600℃）。

JWB一體化溫度變送器是在裝配式溫度傳感器的防水或隔爆接線盒內裝入放大變送模塊，與傳感器連接形成一體化，輸出標準4～20mA

DC（兩線制）。（3）液體流量計KTLDE型智能電磁流量計適用測量封閉管道中導電液體和漿液的體積流量，如潔凈水、污水、各種酸堿鹽溶液、泥漿、礦漿、紙漿以及食品主面的液體等。KTLDE型智能電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感應原理定律，如圖2所示，導電液體在磁場中作切割磁力線運動時，導體中產生感應電勢，其感應電熱E為：（2）式中：--------儀表常數；--------磁感應強度；--------測量管道截面內的平均流速；--------測量管道截面的內徑；

測量流量時，導電性液體以速度流過垂直于流動方向的磁場，導電性液體的流動感應出一個與平均流速成正比的電壓，其感應電壓信號通過二個或二個以上與液體直接接觸的電極輸出，并通過電纜送至轉換器通過智能化處理，然后通過LCD顯示和轉換成標準信號4～20mA或0～1kHz輸出。圖2電磁流量計工作原理（4）數據采集基本原理“數據采集”是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉換成數字量后，再由計算機進行存儲、處理、顯示或打印的過程。數據采集基本原理是將連續時間信號轉換為離散數字信號，包括采樣、量化和編碼，通常稱為A/D轉換過程，其工作原理如圖3所示。采樣采樣量化編碼模擬信號采樣脈沖序列數字信號圖3A/D轉換過程①采樣——或稱之為抽樣，是利用采樣脈沖序列，從連續時間信號抽取一系列離散樣值，使之成為采樣信號的過程，0，1，2，……，N；稱為采樣間隔；稱為采樣頻率。采樣頻率可由采樣定理確定，即設采樣信號的頻率為，輸入模擬信號的最高頻率分量的頻率為，則與必須滿足式（3）的關系：（3）一般取。②量化——又稱幅值量化，把采樣信號經過舍入的方法變為只有有限個有效數字的數，這一過程稱為量化。若取信號可能出現的最大值為，令其分為個間隔，則每個間隔的長度，稱R為量化增量或量化步長。當采樣信號落在某一小間隔內，經過舍入的方法而變有限值時則產生量化誤差。量化增量越大則量化誤差越大，量化增量的大小稱為分辨率。③編碼——將離散幅值經過量化以后變為二進制數字，稱為編碼。編碼器的輸出為數字量D，即（4）式中，m、n為正整數，只能取“0”或“1”。3.3實驗裝置及流程3.3.1實驗裝置流程實驗裝置結構圖如圖4所示。試驗臺為一閉式循環系統，即主泵把流體從水池吸出，沿管道輸送并最終排回水池中。設備正常運行時，各采樣點的傳感器把采樣信號變為4-20mA的電信號，經各控制儀表和流量積算儀A/D轉換后在儀表上顯示，同時將數字信號送至RS485總線上，由RS485/RS232轉換器從PC機的串口送入PC機中，實驗數據由計算機自動記錄到ACCESS數據庫中，數據采集系統的框架圖如圖5所示。圖4實驗裝置結構圖3.3.2實驗裝置流程液體流量計液體流量計氣體流量計智能儀表智能儀表壓力變送器智能儀表RS485數據總線RS485/RS232轉換器工控機RS485數據總線RS485/RS232轉換器COM1COM2溫度變送器智能儀表圖5數據采集系統的框架圖根據實驗時間取出相應的實驗數據進行處理。10個壓力傳感器的安裝位置如下表：表2壓力表安裝位置壓力表1壓力表2壓力表3壓力表4壓力表5距主泵（m）12.320.435.948.763.8壓力表6壓力表7壓力表8壓力表9壓力表10距主泵（m）82.895111123.4138.63.4實驗步驟1.熟悉實驗裝置的流程及流量、壓力和溫度的測定方法。2.檢查水池中的水位，如水位低則開啟進水閥向水池送水，保證主泵能正常工作。3.檢查主泵軸承潤滑情況，用手轉動聯軸節看其是否轉動靈活。4.啟動測控系統，注意控制柜中設備的啟動時間比較長，從上電開始至少30S后設備才能正常運行。5.選擇主泵的控制方式；如果選擇手動控制，則只能通過操作臺上的切換開關來調節主泵的運行頻率；如果選擇自動控制，則只能在計算機系統的界面上輸入頻率調節主泵運行頻率。6.檢查控制柜上的儀表和計算機上的數據采集界面能非黨員正常顯示環境溫度。7.以50Hz的頻率啟動主泵，檢查主泵是否能正常吸上流體，檢查控制柜上的儀表是否能正常顯示，并檢查計算機系統的數據采集界面能否正常顯示。8.調整主泵的運行頻率，并記錄實驗時間，重復進行試驗。9.按實驗時間獲取有效數據進行處理和分析。10.實驗完成后，停止主泵，關閉計算機，關閉控制柜電源。11.做好清潔衛生工作。四、實驗二原油泵站仿真培訓系統4.1系統組成仿真培訓系統是建立在計算機網絡系統上的離線仿真模擬系統。它一般用一些工作站模擬現場的泵站、調度中心等，利用軟件模擬管道在不同工況下的參數變化過程，學員在工作站上能看到與現場相同的現象。仿真教學具有直觀、生動、安全、易于更新和維護的優點，更主要的是離線仿真能模擬在現場不允許出現的事故狀態，還能演示現場看不到的不穩定工況的變化過程。仿真培訓系統包括硬件平臺、系統軟件平臺和仿真模擬系統軟件等幾個部分，它的硬件平臺和系統軟件平臺基本上是通用的，對于不同的管道系統可以開發相應的仿真模擬軟件，因此仿真教學的設備利用率高、適應性強?？墒贡慌嘤柸藛T可在仿真計算機終端實施改變某一站的工藝控制參數、給定值、泵組合，啟停泵、開關閥門、倒流程等操作；培訓教師可設計各種事故工況，由被培訓人員實施操作，以訓練其對事故工況的處理能力；可給被培訓人員演示各種水擊事故超前保護運作過程。本系統由七臺電腦組成，一臺電腦設為中控（服務器），其它六臺電腦為各仿真泵站（分機）。各機通過局域網分配的固定IP地址相互識別，進行數據交換從而完成仿真。本仿真系統的軟件平臺是HoneywellScan3000工業組態軟件。4.2仿真培訓系統的運行運行仿真培訓系統前，請先確定所有安裝了系統程序的計算機處于運行狀態（需要系統管理員身份登錄），并且局域網是連通的。首先需要啟動“控制中心”。一般情況下，Scan3000系統在安裝完成后，已經隨操作系統的啟動在后臺運行了，如果已經停止了，需要重新啟動，方法參見第一部分。啟動“控制中心”的方法是，在c:\wen\center文件夾里運行“控制中心.exe”程序，啟動仿真主程序。在菜單中選擇“初始化”命令，將調用相應的程序完成管線的初始穩態計算，每次執行該程序都會將系統恢復到同樣的狀態，即將前一次的操作復位。之后再選擇“開始仿真”命令，將啟動仿真引擎。這時，其它泵站可以啟動程序與“控制中心”通訊了。對于其它泵站，需要運行c:\wen文件夾下的相應站點的程序（程序名為相應站點名的漢語拼音）。系統提示輸入控制中心的IP地址，輸入后即可實現與控制中心的通訊，此時各泵站與控制中心可以完成數據的實時交換，即全線所有的數據在控制中心和各個泵站是同步更新的。控制中心的權限是最大的，相當于管線中的調度中心，可以監控全線的所有生產數據，并且在“遙控”狀態下，可以實現對全線各泵站的操作。泵站的權限較小，在“遙控”狀態下只能監視本站的數據，在“站控”狀態下，也只能進行本站的操作，不能瀏覽全線的數據。4.3系統仿真操作（1）設置初始狀態： （2）初始化完成后的狀態：（3）點擊開始仿真按鈕：（4）仿真開始界面（5）進入仿真系統：（6）新廟子站控制界面：（7）昌圖子站控制界面：（8）相應泵站流程圖：（9）流程圖中進行的切換閥室操作：（10）流程圖中進行的切換泵房操作：（11）對泵站中的泵進行起停操作：（12）經用戶最終確認方可起停泵：（13）泵經過一段延時反應時間：（14）新線2#泵最終停運界面