CN101923086A

CN101923086A - 一种原油挥发动态试验装置

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Publication number: CN101923086A
Application number: CN2010102284052A
Authority: CN
Inventors: 张来斌; 樊建春; 温东; 廖冲春; 储胜利; 程万洲; 李磊; 胡浩泉; 邱海峰; 邓涛
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2010-12-22

Abstract

本发明实施例提供一种原油挥发动态试验装置，所述原油中可挥发物质的挥发试验装置包括：罐体单元，用于盛装所述原油；动力单元，与所述罐体单元相连，用于通过电液推杆提供循环推拉力驱动所述罐体单元进行往复运动；机电控制单元，与所述动力单元相连，用于控制所述动力单元以提供周期性的推拉力给所述罐体单元；试验数据采集单元，与所述罐体单元相连，用于采集所述罐体单元上的试验数据并保存；其中，所述试验数据采集单元包括位于所述罐体单元上的传感器，所述传感器用于监测所述罐体单元中所述原油挥发的可挥发物质以获取所述试验数据。本发明能够实现温度控制和振动工况调节的原油中可挥发物质长途运输模拟试验。

Description

一种原油挥发动态试验装置

技术领域

本发明涉及石油技术领域，尤其涉及一种原油挥发动态试验装置。

背景技术

含硫原油中含有一定量的易挥发可燃气例如少量H₂S气体等，一旦这些可挥发物质在原油运输过程中挥发出来进入大气，可能造成人员伤亡、环境污染，并导致原油质量下降。现阶段，铁路和公路是原油运输的重要方式之一，同时也是原油发生挥发泄漏可能性最大的运输方式之一，因此对长途运输含硫原油过程中易挥发可燃气例如H₂S气体等挥发规律及其影响因素的研究就格外有现实意义了。

在国内近年发现的一些油田生产的原油大多是含硫原油，有案例表明含硫原油长途运输过程中H₂S气体挥发并在罐内聚集，发生泄漏并造成了人员伤亡。由于缺乏试验研究装置，至今未进行过长途运输过程罐内含硫原油中H₂S气体挥发聚集规律的相关研究。国内外仅研究过水、成品油等物质的挥发特征，且大都是采用自然蒸发的试验方法，无法实现对含硫原油在振动工况和温度变化的双因素影响下的挥发特征的研究。可见，截止目前，尚无可实现温度控制和振动工况调节的原油中可挥发物质长途运输模拟试验装置。

发明内容

本发明实施例提供一种原油挥发动态试验装置，实现温度控制和振动工况调节的原油中可挥发物质长途运输模拟试验。

本发明实施例提供了一种原油中可挥发物质的挥发试验装置，所述装置包括：

罐体单元，用于盛装所述原油；

动力单元，与所述罐体单元相连，用于通过电液推杆提供循环推拉力驱动所述罐体单元进行往复运动；

机电控制单元，与所述动力单元相连，用于控制所述动力单元以提供周期性的推拉力给所述罐体单元；

试验数据采集单元，与所述罐体单元相连，用于采集所述罐体单元上的试验数据并保存；其中，所述试验数据采集单元包括位于所述罐体单元上的传感器，所述传感器用于监测所述罐体单元中所述原油挥发的可挥发物质以获取所述试验数据。

在本发明的一实施例中，所述罐体单元可以由罐体、罐体支架、车体、轨道、短节、阀门组成；所述车体包括4只车轮，前后各2只，所述车轮靠滚柱轴承连接到车轴上；轴承座安装在支架平台上，支架平台上方有2个罐体支撑座，支撑座与罐体外壁弧度一致，支撑座上安装有4只弧形压板箍在原油试验罐体上，从而将罐体与车体连接在一起；所述轨道根据所要实现的振动工况，在车轮往复运动经过的区域刻一定宽度和一定距离的槽。

在本发明的一实施例中，所述动力单元可以由电液一体化的防爆型电液推杆实现，所述电液推杆利用电液推杆电机驱动液压泵，泵出液压油驱动所述电液推杆活动端运动。

在本发明的一实施例中，所述机电控制单元可以由直流电源、可编程控制器、直流继电器和变频器组成，通过所述可编程控制器以控制直流继电器，继而通过变频器来控制电液推杆电机的转动方向，以实现所述电液推杆带动罐车在轨道上做往复运动。

在本发明的一实施例中，所述罐体单元还可以包括：罐体加热带，缠绕在罐体外壁上，通过控制罐体加热带温度来调节试验罐体内所述原油的温度。

在本发明的一实施例中，所述可挥发物质可以包括H₂S气体。

在本发明的一实施例中，所述传感器可以包括如下的一种或者多种：温度传感器、超声波液位传感器、可燃气传感器和H₂S气体浓度传感器。

在本发明的一实施例中，所述试验数据采集单元还可以包括数据采集器和计算机，所述传感器监测罐体内的含硫原油温度、H₂S气体浓度、含硫原油液位试验参数，数据采集器将各传感器的电压信号转化为试验数据后记录到计算机中，以实现实时在线监测。

上述技术方案提供了一种原油中可挥发物质的挥发试验装置，以实现温度控制和振动工况调节的原油中可挥发物质长途运输模拟试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种原油挥发动态试验装置结构示意图；

图2为本发明罐体单元三维结构图；

图3为本发明试验装置罐体传感器安装位置示意图；

图4为本发明试验装置的机电控制单元示意图；

图5为本发明试验装置的试验数据采集单元示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明一种原油挥发动态试验装置结构示意图，所述装置包括：罐体单元，用于盛装所述原油；动力单元，与所述罐体单元相连，用于通过电液推杆提供循环推拉力驱动所述罐体单元进行往复运动；机电控制单元，与所述动力单元相连，用于控制所述动力单元以提供周期性的推拉力给所述罐体单元；试验数据采集单元，与所述罐体单元相连，用于采集所述罐体单元上的试验数据并保存；其中，所述试验数据采集单元包括位于所述罐体单元上的传感器，所述传感器用于监测所述罐体单元中所述原油挥发的所述可挥发物质以获取所述试验数据。

下面举实例进行说明，如用来研究在不同原油温度和不同罐车振动工况下罐车内含硫原油中易挥发可燃气特别是H₂S气体的挥发聚集规律。本发明的可模拟长途运输工况的含硫原油挥发动态试验装置包括罐体单元、动力单元、机电控制单元和试验数据采集单元。

(1)罐体单元

如图2所示，为本发明罐体单元三维结构图，该罐体单元包括：罐体进油阀门1、罐体2、罐体加热带3、罐体支架4、轨道6、轴组件7、泄油阀门8、溢油阀门9、弧形压板10。其中电液推杆5属于动力单元。盛放含硫原油样品的试验罐体安装在一个支架上，支架下部安装4个车轮，车轮放置在水平的轨道上。各传感器安装位置如图3所示(传感器类型包括：温度传感器包括三个，设置在罐体的不同位置上，以求平均值；硫化氢气体浓度传感器包括三个，设置在罐体的不同位置上，以求平均值；可燃气传感器两个，设置在罐体的不同位置上，以求平均值；还可以包括超声波液位传感器等)。在罐体外壁上缠绕油桶加热带(可以通过将电能转换成热能来对罐体进行加热)，通过控制油桶加热带温控器来调节试验罐体内原油的温度。轨道上预先刻制有不同距离的刻槽，当罐车运动时，由于重力作用，罐车会产生垂直方向的振动，当罐车运动变向时，罐内原油与罐体内壁发生撞击。通过以上技术手段来实现含硫原油长途运输工况的模拟。

(2)动力单元

在罐车另一侧安装1台电液一体化的防爆型电液推杆，推杆活动端与罐车支架相连。电液推杆电机驱动液压泵，液压泵通过液压油驱动液压缸运动，使得推杆带动罐车运动。

(3)机电控制单元

机电控制单元主要由直流电源、可编程控制器、直流继电器和变频器组成，如图4所示。将FPwin GR软件编写的控制程序导入到可编程控制器(PLC)中，运行程序来控制接通继电器1或继电器2，继而通过变频器来改变电液推杆电机的转动方向，实现控制电液推杆带动罐车在铁轨上做往复运动的功能。

(4)试验数据采集单元

本发明试验数据采集单元如图5所示。温度检测仪(内置温度传感器)、超声波液位检测仪(内置超声波液位传感器)、可燃气检测仪(内置可燃气传感器)和H₂S浓度检测仪(内置H₂S气体浓度传感器)采集到的各试验参数信号，通过数据采集器记录到计算机中的数据采集软件上。本单元可实现试验数据实时在线采集，并自动存储于计算机中的功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可实现对含硫原油中易挥发可燃气特别是H₂S气体在长途运输工况下的挥发规律研究，从而为研究挥发影响因素提供试验依据，其主要特点是：

(1)可研究在一定温度下或一定振动工况条件下含硫原油中气体的挥发规律。也可同时实现罐车振动工况的调节和罐内含硫原油温度的控制，从而为研究复杂长途运输工况下罐车内含硫原油的挥发规律提供技术手段。

(2)具备一定挥发性的原油或内部混有一定可挥发性气体的原油均可采用此试验装置，用来研究不同温度不同振动工况下罐体内可挥发物质的挥发规律。

(3)数据采集软件采用Visual Basic编写，具有数据采集、数据显示、数据保存浏览和改变试验数据采样频率等功能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种原油挥发动态试验装置，其特征在于，所述装置包括：

罐体单元，用于盛装所述原油；

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，

所述罐体单元由罐体、罐体支架、车体、轨道、短节、阀门组成；所述车体包括4只车轮，前后各2只，所述车轮靠滚柱轴承连接到车轴上；轴承座安装在支架平台上，支架平台上方有2个罐体支撑座，支撑座与罐体外壁弧度一致，支撑座上安装有4只弧形压板箍在原油试验罐体上，从而将罐体与车体连接在一起；所述轨道根据所要实现的振动工况，在车轮往复运动经过的区域刻一定宽度和一定距离的槽。

3.如权利要求1所述装置，其特征在于，

所述动力单元由电液一体化的防爆型电液推杆实现，所述电液推杆利用电液推杆电机驱动液压泵，泵出液压油驱动所述电液推杆活动端运动。

4.如权利要求1所述装置，其特征在于，

所述机电控制单元由直流电源、可编程控制器、直流继电器和变频器组成，通过所述可编程控制器以控制直流继电器，继而通过变频器来控制电液推杆电机的转动方向，以实现所述电液推杆带动罐车在轨道上做往复运动。

5.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述罐体单元还包括：

罐体加热带，缠绕在罐体外壁上，通过控制罐体加热带温度来调节试验罐体内所述原油的温度。

6.如权利要求1-5任一项所述装置，其特征在于，

所述可挥发物质包括H₂S气体。

7.如权利要求6所述装置，其特征在于，

所述传感器包括如下的一种或者多种：温度传感器、超声波液位传感器、可燃气传感器和H₂S气体浓度传感器。

8.如权利要求7所述装置，其特征在于，

所述试验数据采集单元还包括数据采集器和计算机，所述传感器监测罐体内的含硫原油温度、H₂S气体浓度、含硫原油液位试验参数，数据采集器将各传感器的电压信号转化为试验数据后记录到计算机中，以实现实时在线监测。