專利名稱：油品脫水安全保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石化企業(yè)煉油原料及產(chǎn)品的脫水，特別是一種油品脫水安全保護(hù)裝置，屬自動(dòng)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煉油廠的原料油及煉出的成品(或半成品)油需經(jīng)管道輸送至貯油罐(或中間貯油罐)，由于原料油在開(kāi)采出來(lái)后本身含有一定的水分以及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的水分，而最終提供給用戶的成品油應(yīng)是不含水的，所以煉油過(guò)程中貯油罐(或中間貯油罐)輸出油料或至下一生產(chǎn)裝置前必須經(jīng)過(guò)脫水(切水)工序。
目前絕大部分罐區(qū)油品脫水還停留在人工脫水階段，勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣且很難杜絕由于操作人員疏忽、松懈而造成脫水跑油事故，而這些事故將引發(fā)環(huán)境污染和安全隱患。少部分罐區(qū)雖安裝有各種自動(dòng)切水器，但由于存在著各種各樣的問(wèn)題，尤其缺乏本質(zhì)安全保障，大多無(wú)法正常使用，主要問(wèn)題如下機(jī)械杠桿式自動(dòng)切水器原理簡(jiǎn)單，機(jī)械工作反應(yīng)不靈敏，要求油水比重差大，對(duì)各種油品適應(yīng)性差，沒(méi)有任何安全保護(hù)，缺少人機(jī)界面，現(xiàn)場(chǎng)使用處于失控狀態(tài)，可靠性差，不符合安全要求；脫水罐式自動(dòng)脫水控制器工藝過(guò)程復(fù)雜必需清罐安裝回油管，需安裝脫水罐及相應(yīng)的工藝管線、閥門(mén)，投資費(fèi)用高，室內(nèi)控制儀與現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電纜連接單臺(tái)控制，無(wú)法與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，技術(shù)水平低下，安裝困難，故障率高，無(wú)故障保護(hù)。因此，擺脫原始的人工脫水，實(shí)現(xiàn)有安全保障的全自動(dòng)油品脫水，提高油品的質(zhì)量、增加效益是煉油企業(yè)急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種油品脫水安全保護(hù)裝置，真正實(shí)現(xiàn)油品脫水過(guò)程自動(dòng)化。由于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和成熟，以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，在工業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程控制領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，當(dāng)控制層和設(shè)備層都采用以太網(wǎng)時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)各層之間信息的無(wú)縫連接，它也使本實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)成為可能。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的油品脫水安全保護(hù)裝置，在貯油罐下部切水出口設(shè)總切水閥，總切水閥出口連接的切水排放管道出口至污水池，其特征是切水排放管道中串聯(lián)有電動(dòng)或氣動(dòng)閥及油水探測(cè)器后至污水池，電動(dòng)或氣動(dòng)閥均設(shè)有對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)的傳感器，傳感器將閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出至控制器，油水探測(cè)器將管道中切水含油、水的動(dòng)態(tài)比例轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至控制器，控制器是以單片機(jī)或可編程控制器PLC為主體的邏輯控制裝置，它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)進(jìn)行判斷處理，向電動(dòng)或氣動(dòng)閥輸出閥門(mén)開(kāi)、閉的電信號(hào)，控制器還與含計(jì)算機(jī)主板、以Windows CE為運(yùn)行平臺(tái)、相應(yīng)軟件支持的監(jiān)控器雙向連通?？偳兴y出口切水排放管道還可設(shè)有一路經(jīng)手動(dòng)閥后至污水池，手動(dòng)閥亦設(shè)有對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)的傳感器，傳感器將閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出至控制器。每個(gè)油罐可配置一臺(tái)控制器，通過(guò)總線與監(jiān)控器雙向連通，每個(gè)監(jiān)控器可與1-31臺(tái)控制器連通，多臺(tái)監(jiān)控器可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與上位計(jì)算機(jī)連通，構(gòu)成完整的罐區(qū)脫水安全保護(hù)裝置。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及效果采用現(xiàn)有產(chǎn)品及現(xiàn)有技術(shù)組合而成，油水探測(cè)器、閥門(mén)、傳感器均有市售，控制器、監(jiān)控器中采用成熟的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及元器件，相應(yīng)軟件根據(jù)控制原理框圖編制也非難事，它集現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)于一體，適用于最易發(fā)生事故的場(chǎng)所-----罐區(qū)油品脫水?？蓪⒂推访撍a(chǎn)過(guò)程自動(dòng)處于水中含油檢測(cè)保護(hù)、予設(shè)安全切水時(shí)間保護(hù)、閥位狀態(tài)診斷保護(hù)、自診斷故障保護(hù)四重保護(hù)之下操作人員可以在中控室通過(guò)嵌入式脫水監(jiān)控站手動(dòng)發(fā)生開(kāi)始脫水指令，也可以通過(guò)預(yù)設(shè)沉降時(shí)間自動(dòng)發(fā)出脫水指令，開(kāi)始脫水；切水指令與控制閥回訊信號(hào)不符時(shí)，自動(dòng)發(fā)出停止脫水指令；如果控制閥回訊信號(hào)正確，系統(tǒng)開(kāi)始脫水，同時(shí)切水計(jì)時(shí)累計(jì)開(kāi)始；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)油水控制器發(fā)出水中含油信號(hào)，或予設(shè)切水時(shí)間到，發(fā)出停止脫水指令。
過(guò)程中，操作人員亦可通過(guò)監(jiān)控器手動(dòng)發(fā)出停止脫水信號(hào)，或者當(dāng)發(fā)生故障信號(hào)時(shí)，自動(dòng)發(fā)生停止脫水指令，進(jìn)一步發(fā)生斷電保護(hù)指令，使現(xiàn)場(chǎng)控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
本實(shí)用新型的另一顯著優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單，無(wú)須停工清罐，一般在原來(lái)罐底手動(dòng)切水閥后，通過(guò)法蘭串聯(lián)油水檢測(cè)器和控制閥即可。增設(shè)手動(dòng)閥脫水支路是作為備用。


圖1是本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系示意圖；圖2是油水探測(cè)器結(jié)構(gòu)原理及安裝示意圖；圖3、4分別是兩種閥門(mén)傳感器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖5是本實(shí)用新型控制原理方框圖。
具體實(shí)施方式
參看圖1，油罐1下部切水出口(水在油層之下，位于油罐下底部)設(shè)總切水閥2后分成自動(dòng)及手動(dòng)切水兩路，出口排放至污水池3，自動(dòng)切水管路中串聯(lián)有電動(dòng)或氣動(dòng)閥4(電磁閥型號(hào)可采用SXH-25081406C-e，氣動(dòng)閥型號(hào)可采用DRF-150-k)及油水探測(cè)器5(型號(hào)可采用EM231)。電動(dòng)或氣動(dòng)閥均設(shè)有對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)的傳感器6(可采用旋轉(zhuǎn)回訊傳感器N14-DS035TC-2AP4X2或直動(dòng)回訊傳感器B15-M18-AP6X-H1141)，傳感器6將閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)回訊輸出至控制器7，油水探測(cè)器5將管道中切水含油、水的動(dòng)態(tài)比例轉(zhuǎn)換為電信號(hào)回訊輸出至控制器7，控制器7是以單片機(jī)(如8051、MSP430、ARM等CPU)或可編程控制器PLC(西門(mén)子、莫迪康等)為主體的邏輯控制裝置，它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)進(jìn)行判斷處理，向電動(dòng)或氣動(dòng)閥輸出閥門(mén)開(kāi)、閉的電信號(hào)，控制器還與以586計(jì)算機(jī)主板為核心、基于微軟嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)WindowsCE為運(yùn)行平臺(tái)、相應(yīng)軟件支持的監(jiān)控器8雙向連通。手動(dòng)切水管路經(jīng)手動(dòng)閥9后至污水池3，手動(dòng)閥亦設(shè)有對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)的傳感器10(可與電磁閥采用型號(hào)同)，傳感器將閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)回訊輸出至控制器7。每個(gè)油罐可配置一臺(tái)控制器，通過(guò)總線與監(jiān)控器雙向連通，每個(gè)監(jiān)控器可與1-31臺(tái)控制器連通，多臺(tái)監(jiān)控器可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與上位計(jì)算機(jī)連通，構(gòu)成完整的罐區(qū)脫水安全保護(hù)裝置。
參看圖2，油水探測(cè)器5主要由短波發(fā)生器、發(fā)射器、密封器等構(gòu)成，它產(chǎn)生短波電能，并向外發(fā)出短波信號(hào)A，通過(guò)管壁接收短波信號(hào)。如果管道內(nèi)水分多，因?yàn)樗膶?dǎo)電系數(shù)較高，則管壁接收的短波信號(hào)較強(qiáng)，輸出的電流就較高；如果管道內(nèi)油的比例出現(xiàn)，因?yàn)橛偷膶?dǎo)電系數(shù)較低，則管壁接收的短波信號(hào)較弱，輸出的電流就較低。控制器跟據(jù)輸出的電流來(lái)判斷管道內(nèi)流動(dòng)的油、水比例，發(fā)出是否關(guān)閉切水閥門(mén)的指令。右下方箭頭表示切水進(jìn)口，左上方箭頭表示出口至污水池。當(dāng)管道內(nèi)油的比例達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則電動(dòng)閥接收控制器指令關(guān)閉，切水過(guò)程結(jié)束，油罐內(nèi)就是不含水的成品(或半成品)油了。
閥門(mén)狀態(tài)監(jiān)測(cè)可由位置傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如電感式傳感器或行程開(kāi)關(guān)。
圖3所示是使用氣動(dòng)(碟)閥時(shí)采用電感式傳感的閥門(mén)。安裝時(shí)調(diào)整傳感器6與金屬片C的相對(duì)位置，圖3A為閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)傳感器在有效距離感應(yīng)到金屬片向控制器發(fā)出閥門(mén)狀態(tài)為關(guān)閉的信號(hào)；當(dāng)控制器發(fā)出打開(kāi)閥門(mén)指令，閥門(mén)的閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)金屬片C一起轉(zhuǎn)動(dòng)如圖3B為閥門(mén)打開(kāi)狀態(tài)(金屬片離開(kāi)傳感器位置)，此時(shí)傳感器在有效距離感應(yīng)不到金屬向控制器發(fā)出閥門(mén)狀態(tài)為打開(kāi)的信號(hào)。
圖4所示是使用電動(dòng)閥門(mén)時(shí)采用電感式傳感的閥門(mén)。安裝時(shí)調(diào)整傳感器6與螺旋桿D的相對(duì)位置，電機(jī)收到控制器打開(kāi)閥門(mén)指令正向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)E轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋桿帶動(dòng)閥體F上升打開(kāi)閥門(mén)，閥門(mén)由關(guān)閉(圖4B)至開(kāi)啟(圖4A)，同時(shí)傳感器感應(yīng)到螺桿，向控制器發(fā)出閥門(mén)狀態(tài)為打開(kāi)的信號(hào)。手動(dòng)切水的閥門(mén)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與電動(dòng)閥門(mén)使用同一種方式。
參看圖5，脫水生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)處于四重保護(hù)之下水中含油檢測(cè)保護(hù)，予設(shè)安全切水時(shí)間保護(hù)，閥位狀態(tài)診斷保護(hù)，自診斷故障保護(hù)。
本實(shí)用新型中的控制器7具備現(xiàn)場(chǎng)控制功能，它是應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，一方面把現(xiàn)場(chǎng)油水監(jiān)測(cè)信號(hào)、閥門(mén)控制信號(hào)、閥門(mén)回訊信號(hào)等通過(guò)它與設(shè)于中控室內(nèi)的監(jiān)控器連接，另一方面多臺(tái)總線分配器可以通過(guò)同一總線結(jié)構(gòu)，接受一臺(tái)脫水監(jiān)控器控制，這種分散式控制方案，使原來(lái)按控制類型劃分變成按工藝過(guò)程劃分，這種面對(duì)工藝過(guò)程的控制方式將會(huì)給人們帶來(lái)好處，人機(jī)界面更加友好。在具有高安全可靠性和滿足工藝系統(tǒng)高度自動(dòng)化進(jìn)行要求的同時(shí)，減少電纜和橋架的用量，縮小中控室設(shè)備間的面積，大大降低了投資成本。監(jiān)控器8采用背光式屏幕液晶(LCD)形顯示板，軟件上引入WINDOWS的框架電路，在人機(jī)操作與觀察面上，以中文菜單引導(dǎo)設(shè)置和操作，以豐富的圖文數(shù)據(jù)，曲線顯示控制過(guò)程和邏輯結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)多回路參數(shù)監(jiān)測(cè)，保護(hù)控制，同屏、分屏顯示多組數(shù)據(jù)與圖文曲線，內(nèi)含有大容量數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)空間。水中含油信號(hào)，控制閥控制及會(huì)訊信號(hào)，通過(guò)分支電纜與現(xiàn)場(chǎng)控制器連接，控制器與中控室監(jiān)控器之間，使用總線電纜，可節(jié)省大量的電纜。
權(quán)利要求1.油品脫水安全保護(hù)裝置，在貯油罐下部切水出口設(shè)總切水閥，總切水閥出口連接的切水排放管道出口至污水池，其特征是切水排放管道中串聯(lián)有電動(dòng)或氣動(dòng)閥及油水探測(cè)器后至污水池，電動(dòng)或氣動(dòng)閥均設(shè)有對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)的傳感器，傳感器輸出連接至控制器，油水探測(cè)器輸出亦連接至控制器，控制器是以單片機(jī)或可編程控制器PLC為主體的邏輯控制裝置，它的輸出連接至電動(dòng)或氣動(dòng)閥，控制器還與含計(jì)算機(jī)主板的監(jiān)控器雙向連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述油品脫水安全保護(hù)裝置，其特征是總切水閥出口切水排放管道還設(shè)有一路經(jīng)手動(dòng)閥后至污水池，手動(dòng)閥亦設(shè)有對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)的傳感器，傳感器輸出連接至控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述油品脫水安全保護(hù)裝置，其特征是每個(gè)油罐配置一臺(tái)控制器，通過(guò)總線與監(jiān)控器雙向連通，每個(gè)監(jiān)控器與1-31臺(tái)控制器連通，多臺(tái)監(jiān)控器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與上位計(jì)算機(jī)連通。
專利摘要油品脫水安全保護(hù)裝置，在貯油罐下部切水口設(shè)總切水閥，總切水閥出口連接的切水排放管道出口至污水池，其特征是切水排放管道中串聯(lián)有電動(dòng)或氣動(dòng)閥及油水探測(cè)器，電動(dòng)或氣動(dòng)閥均設(shè)有對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)、閉兩種狀態(tài)的傳感器，信號(hào)輸出至控制器，油水探測(cè)器將管道中切水含油、水的動(dòng)態(tài)比例轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至控制器，控制器是以單片機(jī)或可編程控制器PLC為主體的邏輯控制裝置，它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)進(jìn)行判斷處理，向電動(dòng)或氣動(dòng)閥輸出閥門(mén)開(kāi)、閉的電信號(hào)，控制器還與含計(jì)算機(jī)主板、以Windows CE為運(yùn)行平臺(tái)、相應(yīng)軟件支持的監(jiān)控器雙向連通。
文檔編號(hào)C10G33/00GK2825641SQ20052007156
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者沈潮松, 楊利明 申請(qǐng)人:常州奧圖威爾自控設(shè)備工程有限公司