东北石油大学华瑞学院本科生毕业设计（论文） 代化的方法之一。
联合站是油气集输的主要环节，它的特点是生产的连续性、多工序的关联性和工艺设备的复杂性。因此联合站的控制系统多属于多输入、多输出、非线性系统，来液含水波动大，干扰因素多，技术要求高。联合站的主要产品是原油，产品质量的主要技术指标是外输原油含水率。为了保证产品的质量和产量，必须提高自动化水平，尽量使污水中含油量最少，原油处理精度最高。因此提高联合站的总体自动化水平对于提高我国原油的产量和质量方面都有着十分重要的意义。
1.3 联合站自控系统发展概况
生产过程自动化的发展经历了以一般控制器件作为控制器的仪表阶段，以气动和电动单元组合仪表作为控制器的仪表阶段，和以计算机为控制器的综合自动化阶段，联合站的自动控制同样经历了类似的三个阶段。我国的联合站自动控制也是如此。气动电动仪表组成的控制系统有以下一些局限性： （1）难以实现复杂控制，如最优控制等； （2）控制方案改变困难； （3）控制精度相对较低；
（4）一组仪表只能控制一条回路，难以实现监控和操作。
随着国际上计算机价格不断降低，性能价格比和可靠性的提高，计算机用于工业控制技术的成熟，各国都相继采用计算机控制。改革开放后，我国也及时的将计算机用于工业过程控制，以取代常规仪表控制。计算机控制有以下优点： （1）存储量大。
（2）自动化程度提高，便于技术成果的推广以及系统维护。
（3）能用软件编程实现各种复杂控制，合成新算法，成本相对较低。 （4）具有集中控制能力，能实现多点监视和控制。 （5）可靠性和性能价格比高。
1.4 小结
本章简述联合站的设备和主要内容，又介绍了自动控制对联合站的重要意义和发展概况。
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东北石油大学华瑞学院本科生毕业设计（论文） 第2章 控制对象和工艺流程
2.1 分离器简介
2.1.1 卧式分离器
如图2-1所示为卧式三相分离器示意图，油气水混合物进入分离器，撞击入口折流板，动量的突然变化使液体和蒸汽发生初步分离。在大多数设计中，入口折流板附有一跟降液管，使液体流到油气界面以下，油水界面附近。分离器集液部分使油和乳状液有充足的时间在顶面形成一层“油层”，游离水沉降到底部。图中装有界面控制器和隔油挡板的典型卧式分离器，挡板用于维持油面，界面控制器用于维持水面，高过挡板的油被撇去，挡板下游的油面靠操纵出油阀的液面控制器控制。
水从位于隔油挡板上游的短管排出。界面控制器检测出油水界面高度，再将信号传送给排水阀，由此只允许适量的水排出分离器，使油水界面维持在设计高度。
气在分离器内水平流动，流经除雾器和压力控制阀后，排出容器。压力控制阀使容器维持恒定的压力。根据气液分离的具体要求，油气界面高度可控制在容器直径的1/2~3/4范围内，常用结构的液面高度为容器半径的一半。
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东北石油大学华瑞学院本科生毕业设计（论文） 图2-1 卧式三相分离器示意图
2.1.2 立式分离器
如图2-2所示为典型立式三相分离器结构。流体从侧面流入容器，与卧式分离器一样，入口折流板使大部分气体分离出来，同样需要一根降液管引导液体向下流动穿过油气界面，而不致影响中间部位的撇油、集油。另外，还需要一根气体平衡管来均衡容器的下部分与上部气室两者之间的气体压力。
降液管下端出口是油水分布器，其位于油水界面。以此高度为界，油滴上升时，油相内束缚的游离水都将分离出来。水滴与油滴逆向流动，水滴下沉，水相中束缚的油滴往往上浮。
图2-2 立式三相分离器示意图
2.1.3 游离水脱除器
大部分采出液都含有大小不等的液滴，如果水滴可聚集在一起，并在3~10min内沉降到容器底部，这些水称为游离水。游离水脱除器会经常接触矿化水，内壁经常会有防腐涂层或防腐措施。
油田高含水原油游离水脱除器，由壳体、预分离筒、折流板、聚结床、出气筒、集油槽、调节器、集水筒、液面自动调节阀、出水管、冲砂管和集砂斗组成，
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东北石油大学华瑞学院本科生毕业设计（论文） 其基本结构如图2-3所示。它的作用就是除去各中转站传输到联合站原油中的污水，然后使净化后的水输到附近的油库和化工厂。
油气出口 3 4 气 5 井液入口
油 2
水 1 水出口 排污口 1-防涡器；2-加重浮子界面控制；3-端部开槽短管；4-开孔防波板；5-入口分流角钢
图2-3 游离水脱除器结构示意图
2.2 控制仪表的选型
自动化仪表选型应采用的标准有《仪表设计规定的编制》（HG/T20637.3-1998）《自动化仪表选型规定》（HG20507-92）；《石油化工自动化仪表选型设计规范》（SH3005）等。
仪表选型是在自控方案已经确定，工艺管道及控制流程图已经完成之后进行的。它的主要任务是确定各种测量及调节仪表的形式，即指示、记录式或累积式；就地安装或仪表盘安装；主体仪表采用哪种系列的仪表等。
仪表选型的主要依据：
（1）工艺过程条件：工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及安全等问题。因此，在设计过程中，必须正确收集工艺的各有关参数，结合各类仪表的特点和适用场合，合理选择仪表的型号和规格。
（2）操作重要性：各检测点的参数在操作上的重要性事仪表的指示、记录、积算、报警、调节、手动遥控等功能选定的依据。
（3）自动化水平和经济性：仪表的选型也决定于自动化的水平和投资规模。按照工程规模等特点确定了自动化水平的高低、从而也确定了仪表的选型应是就地安装还是集中安装。片面追求技术工具的先进是不恰当的。因此在设计过程中做好技术经济的比较是设计的重要环节之一。
（4）统一性：为便于仪表的维修和管理，在仪表选型时也要注意到仪表的统一性。即选用仪表尽量为同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品，避免
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东北石油大学华瑞学院本科生毕业设计（论文） 仪表类型过多，增加维修和维护的负担。
（5）仪表供应和使用情况：对供应比较紧张的仪表，为了在设计后工程能及时施工并投入生产，设计时应考虑能否及时供货，否则应尽量少用。对那些正在试用的新产品、新设备、必须经鉴定、考核、现场试用、确保质量符合要求、并有产品合格证才可选用。
2.3 工艺流程
来自转油站含水80%的原油，于进站阀组加入破乳剂，在3MPa压力和不低于35℃的进站温度下，进入游离水脱除器进行常温放水，使原油的含水率由80%降至50%，再经一段炉升温至45℃，进入密闭沉降罐进行热化学沉降，使原油含水率由50%降至20%，含水20%的乳化原油经含水油缓冲罐、脱水泵、二段炉升温至55℃后进入电脱水器，进行电化学脱水。从而得到含水率在0.5%以下的净化油，经缓冲罐，外输泵、外输流量计外输。
来自转油站的油田气，进入除油器。经分离除去所携油滴和游离水等初步处理后，计量外输。站内并设有天然气收球装置，在收球间内装一台污油回收泵，以便对除油器和收球筒内的污油进行回收，回收的污油进入来油汇管。
为达到三脱三回收的要求，本站采用密闭处理和密闭输送，运用了必要的自动控制仪表，以保持连续正常生产。
为适应生产的需要，设有两座5000米3的事故油罐，作为事故状态暂时储油用。恢复正常生产后可以利用备用泵把油罐中的污水和含水油抽出重新处理。
站内的锅炉、加热炉的燃料为天然气。近期烧湿气，远期烧干气。（包括转油站）
生产流程如下：
（1）脱水转油如图2-4所示。
转油站来油
分离缓冲罐 游离水脱除器 一段加热炉 加入破乳剂 原油沉降罐 电脱水器 外输 含水油缓冲罐 净化油缓冲罐 脱水泵 外输泵 二段加热炉 流量计
图2-4 脱水转油
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