CN102566549A

CN102566549A - 一种发油控制系统

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Publication number: CN102566549A
Application number: CN2012100139602A
Authority: CN
Inventors: 张庆辉; 蔡志伟; 金广锋; 徐宏; 刘刚; 王彩虹
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及一种发油控制系统，属于油库定量装车领域，该发油控制系统包括微处理器和与之相连的流量计、溢油探测装置、静电保护装置和电液阀，所述的处理器上还连接有温度变送器，温度变速器放置在在泵口的管道中，用于将采集到的温度信息传送给微处理器，微处理器应用标准密度核算当前温度下的发油视密度，对流量计进行温度补偿。本系统可用于单路或者多路定量发油控制系统，保证固定的实时混合比例和较高的精度，还可用于实时质量发油，弥补了体积发油的不足。

Description

一种发油控制系统

技术领域

本发明涉及一种发油控制系统，属于油库定量装车领域。

背景技术

目前，国内石油公司的计算机管理虽已开始多年，但由于各地的发展水平差异和管理方式的不同，没有形成统一模式，且都只是作了一些局部功能的计算机管理，目前还没有一家石油公司开发应用了涉及管理和发油控制于一体的系统。甚至国内大多数的石油库的发油控制还停留在手动控制的操作。其基本操作流程是：先将提油单的重量除以发油的密度，即得到发油的体积。然后操作员手动打开阀门，根据安装在管道上的机械流量体积表读数来手动关阀。这种发油方式存在了较长的时间，也存在很多的弊端。一是要求一个发油货位有一个发油员：二是发油密度采用的是上午一个密度，下午一个密度，这样存在较大误差，尤其是在夏天，温差较大的情况。三是在油库管理上难以控制“人情”发油。造成管理上的混乱。部分石油公司虽然采用了一些控制仪表，如有的石油公司采用一个货位一个控制仪表的独立式方式，但操作以及数据统计等都不方便。另外，该系统还不具备实时温度采集，及时调整发油密度的功能。

综上所述，成品油(汽、柴油)销售中主要存在的问题是：

(1) 付油的精度低，由于温度的变化对油品的密度影响很大，所以必须根据当前温度对发油计量进行补偿，而现在很多场合依然依靠人工完成这一任务，精度得不到保证。

(2) 系统互联自动化程度不高，有的定量发油仪仅实现现场货位的发油自动化，而缺乏与上级计算机和其它发油仪的必要通信，未能实现整个系统的自动化控制。

(3) 安全性不高，对于油位、现场静电检测力度不够，对于油路水击问题不能很好解决。

(4) 发油信息记录不能保证，如系统掉电等意外情况会丧失数据。

(5) 操作人员任务繁重，人员开销大。

发明内容

本发明的目的是解决现有发油控制系统付油精度低、自动化程度不高等问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种发油控制系统，该系统包括与各个货位相对应的下位机发油仪、多路通信模块和上位机，各台下位机发油仪通过多路通信模块与上位机通信连接，所述的下位机发油仪包括注油管路和控制电路，控制电路包括微处理器和与之相连的流量计、溢油探测装置、静电保护装置、油泵和电液阀，其特征在于：所述的下位机发油仪还包括温度变送器，该温度变送器与微处理器的输入端相连，温度变速器放置在注油管道中，用于将采集到的温度信息传送给微处理器，微处理器应用标准密度核算当前温度下的发油视密度，实现实时质量发油，以达到对流量计进行温度补偿。

所述的各台下位机发油仪中至少一台为多路下位机发油仪，该多路下位机发油仪包括至少两路注油管道，每路注油管道中都设置有与其相对应的流量计、油泵、电液阀和温度变送器，每路上设置的流量计、油泵、电液阀和温度变送器都与该下位机发油仪中的处理器相连，微处理器根据多路混合的标准比例控制各路发油量，使发油过程中各路的己发油量分别占总己发油量的百分比与标准比例的误差小于某一特定值。

所述的微处理器中包括流量调节模块，该流量调节模块与电液阀的控制端相连，通过多级开阀和关阀使管道中的流量变化缓慢，达到减小管道中的过冲量的目的。

所述的微处理器为ARM9处理器。

所述的上位机包括发油记录管理模块、实时发油数据存储模块、历史查询模块、发油参数设置模块和报表管理模块。

所述的上位机和下位机发油仪之间通过RS485通信总线连接。

所述的上位机上还连接有打印设备和报警设备。

所述的微处理器上还连接有显示模块和输入模块。

本发明的有益效果是: 本发明通过使用带温度变送器的下位机发油仪，用标准密度核算当前温度下的发油视密度，实现实时质量发油，而下位机发油仪中的流量调节模块和多路混合比例调节模块能够实现减小管道中的过冲量和调节混合比例功能。本系统可用于单路或者多路定量发油控制系统，保证固定的实时混合比例和较高的精度，还可用于实时质量发油，弥补了体积发油的不足。

附图说明

图1是本发明的一种发油控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的下位机发油仪的结构示意图；

图3是本发明实施例中流量采集与密度变换代码示意图；

图4是本发明实施例中的油量流速调节曲线图；

图5是本发明实施例中的多路混合比例调节流程图；

图6是本发明实施例中的上位机结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

一种发油控制系统的实施例

如图1所示，该系统主要包括N台下位机发油控制仪、多路通信模块和上位机控制主机，N台下位机发油控制仪通过多路通信模块与上位机控制主机通信连接。如图2所示，每台下位机发油控制仪包括ARM9微处理器和与之相连的流量计、电液阀、油泵、温度变送器、静电接地、溢油探头、键盘控制模块、LCD显示模块、Flash存储模块、SDRAM模块、RS458总线接口和时钟电路，AT91SAM9261B ARM9微处理器具有功耗低、处理速度快、驱动能力强、集成度高等优点。微处理器是整个系统的核心，它实时地采集和处理发油流量的数据。同时接收并执行管理中心的操作指令。下位机发油控制仪以ARM9微处理器为核心。其主要功能包括：与发油主机的通信；流量信号的采集、计算及显示；温度检测，根据检测温度实时调整发油密度，现场环境的监控等。流量信号由前端一次仪表提供，可选用电磁发讯器来产生。由于流量信号的频率较高，信号驱动电流小，故将电磁发讯器产生的流量信号经过运算放大器放大和整形处理后输入到ARM9计数器的IO输入端。温度变送器电流信号经放大后转换成电压，把该电压输入到模数转换IO输入端，分析计算得出发油管道中的油温，在发每车油过程中由ARM9实时地读取该模数转换IO输入端电压，换算成温度，并根据油料的标准密度计算出计重密度，并按照实时变化的密度进行发油。电液阀则受控于ARM9，根据发油数据的变化ARM9微处理器进行分析决策电液阀的关断，进而控制管道流速并实现准确地定量关阀。现场环境监测包括静电接地和溢油探头两部分，微处理器实时检测静电接地是否良好和溢油探头的状态变化，保证安全无误地生产。数据显示由微处理器输出，驱动后送LCD显示器中文显示。

如图3所示为本发明专利质量发油的部分代码。ARM9内部集成了计数速度高达10KHZ的高速计数器，可作为加法和减法计数器用，它是用来累计微处理器扫描速率不能控制的高速事件，可以配置多种不同的操作模式。本系统中利用处理器的高速计数器对流量计的脉冲流量进行采集，即：

通过流量计的油品体积（V）=采集到的脉冲数（P）/流量计的仪表系数（K）

石油质量换算采用国家最新计量标准GB/T1885-1998来得到实际的发油量。传统的换算公式为M=V*VCF ₂₀*（ρ ₂₀-1.1），其中V=脉冲数/仪表系数，VCF ₂₀是体积修正系数（温度补偿），ρ ₂₀为20℃下的标准密度。为了便于计算，我们进行了改进：通过20℃下的标准密度ρ ₂₀和采集的当前油品温度t，以及通过计算机查询国家最新计量标准GB/T1885-1998得到当前温度t下的油品的视密度ρ _t，将采集得到的流量计的油品体积乘以当前温度下油品的视密度ρ _t，即可得到通过流量计的油品的质量，进而实现实时的质量发油。

如图4所示为本发明专利发油过程流速调节曲线图。开始发油时速度比较低，管道中流速为10L/S左右；中间发油过程速度比较高并保持稳定，流速为25L/S左右；结束发油时速度也比较低，管道中流速为5L/S左右保持稳定，直至关闭。整个过程中速度不能超过安全流速（即油品流动的安全线速度），保证安全生产；结束时的较低速度保证了电液阀的准确关断，实现了定量发油的较高精度。同时为了解决油品以较高流速在长管道中流动所产生的较大水击压力，系统中的控制阀门采用能实现多段式开闭功能的电液阀。它是基于压力平衡的原理，能实现油气产品的精确控制和准确关断。

发油时先开泵，再开电液阀的常开和常闭电磁阀，这时电液阀由微处理器的输出模块控制：开（通电）－闭（断电）－开-闭，将阀门打开一定的开度，经过一段时闻后，再将阀门打开一定的开度，如此多次小开度打开阀门，到最后，管道中的流速将会平缓得达到正常最大流速，保护流量计。

当累积到设定值后，微处理器自动首先停电液阀，然后再是泵，两者的时间也可在线修改，停电液阀是分别控制电液阀的常开、常闭电磁阀，开（断电）-闭（通电）-开-闭，将阀门关闭一定的开度，经过一段时间后，再将阀门关闭一定的开度，如此多次小开度关闭阀门，到最后，管道中的流速将会很小，此时常闭电磁阀断电再一次性完全关闭阀门即可。在多级关阀过程中，由于每次关阀的开度较小，油品的流量变化不会很大，所以产生的水击压力不大，可以确保管道不会产生很大的水击现象。另外，在关阀的最后阶段，由于油品的流量已经很小，此时完全关阀产生的过冲量也会比一次性完全关闭阀门所产生的过冲量小。

如图5所示为本发油控制系统中的多路混合比例调节程序流程框图。为了节约能源的需要，目前在部分地区已经使用了甲醇汽油和乙醇汽油。这就要求油品装罐的时候，同时具备比例调和的功能。该系统可以同时三路不同的油品同时按照不同的比例发油，实现了在线实时混合。其主要思想是：通过各路的实际比例（发油过程中实际三路管线各个已发油量分别占总已发油量的百分比）与标准比例（要求的三路管线各个发油量占总发油量的百分比）进行比较，然后根据不同的情况对速度进行调节，以达到发油过程中各路的比例与标准比例的误差小于0.3%。同时，实现了各路同时开始发油，并且结束的时候，在1分钟之内三路管线均停止发油。

如图6所示为本发明上位机软件的功能框图。主站软件功能包括发油记录管理、实时发有数据、历史查询、发油参数设置、告警管理和报表管理，通过通信模块和RS485总线与下位机通信连接。上位机完成提单数据输入，根据提单信息到数据库服务器检验提单真伪，并将有关发油数据通过RS485总线传送给发油控制仪；接收发油现场数据，实现实时数据跟踪；提供相关信息查询和报表等工作。本系统使用C++编写，界面友好、操作使用简单、管理方便的特点。具有以下的主要功能：对管理库存、票据、挂失提单等的有效处理；对系统参数、各类数据的管理。还可根据用户的需要打印各种报表。可动态。实时地反映下位机各货位的发油情况，可实现多级权限管理。

本发明的一种发油控制系统的前端为用于控制各货位发油的控制仪，它是一个ARM9微处理器应用系统，主要负责现场管理，如：流体计量、油温检测、现场监控等。同时受上位机的控制，接收发油数据等信息，并将有关现场发油数据、现场监控状态等返回给上位机进行处理。由于该系统采用一台上位机控制多台前端发油控制仪，同时为了保证控制的实时性，因此必须在上位机机与前端各控制仪之间增加一个多路通信模块进行多路通信管理。上位机除了对前端控制仪的控制外，还接入企业局域网服务器，进行提油单输入，并将发油数据及时提交网络数据库服务器。

Claims

1.一种发油控制系统，包括与各个货位相对应的下位机发油仪、多路通信模块和上位机，各台下位机发油仪通过多路通信模块与上位机通信连接，所述的下位机发油仪包括注油管路和控制电路，控制电路包括微处理器和与之相连的流量计、溢油探测装置、静电保护装置、油泵和电液阀，其特征在于：所述的下位机发油仪还包括温度变送器，该温度变送器与微处理器的输入端相连，温度变速器放置在注油管道中，用于将采集到的温度信息传送给微处理器，微处理器应用标准密度核算当前温度下的发油视密度，实现实时质量发油，以达到对流量计进行温度补偿。

2.根据权利要求1所述的发油控制系统，其特征在于：所述的各台下位机发油仪中至少一台为多路下位机发油仪，该多路下位机发油仪包括至少两路注油管道，每路注油管道中都设置有与其相对应的流量计、油泵、电液阀和温度变送器，每路上设置的流量计、油泵、电液阀和温度变送器都与该下位机发油仪中的处理器相连，微处理器根据多路混合的标准比例控制各路发油量，使发油过程中各路的己发油量分别占总己发油量的百分比与标准比例的误差小于某一特定值。

3.根据权利要求1或2所述的发油控制系统，其特征在于：所述的微处理器中包括流量调节模块，该流量调节模块与电液阀的控制端相连，通过多级开阀和关阀使管道中的流量变化缓慢，达到减小管道中的过冲量的目的。

4.根据权利要求3所述的发油控制系统，其特征在于：所述的微处理器为ARM9处理器。

5.根据权利要求3或4所述的发油控制系统，其特征在于：所述的上位机包括发油记录管理模块、实时发油数据存储模块、历史查询模块、发油参数设置模块和报表管理模块。

6.根据权利要求5所述的发油控制系统，其特征在于：所述的上位机和下位机发油仪之间通过RS485通信总线连接。

7.根据权利要求6所述的发油控制系统，其特征在于：所述的上位机上还连接有打印设备和报警设备。

8.根据权利要求3、6或7所述的发油控制系统，其特征在于：所述的微处理器上还连接有显示模块和输入模块。