CN104524816A - 一种用于液液分离器的智能控制系统 - Google Patents

一种用于液液分离器的智能控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104524816A
CN104524816A CN201510028064.7A CN201510028064A CN104524816A CN 104524816 A CN104524816 A CN 104524816A CN 201510028064 A CN201510028064 A CN 201510028064A CN 104524816 A CN104524816 A CN 104524816A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plc
adjustable
control system
height
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510028064.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104524816B (zh
Inventor
王晓静
苏伟
刘华
王磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201510028064.7A priority Critical patent/CN104524816B/zh
Publication of CN104524816A publication Critical patent/CN104524816A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104524816B publication Critical patent/CN104524816B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/12—Auxiliary equipment particularly adapted for use with liquid-separating apparatus, e.g. control circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

本发明涉及一种液液分离器的智能控制系统，由界面仪与执行机构组成；界面仪包括磁致伸缩传感器、浮球、定位环，法兰；执行机构包括滚珠丝杠步进电机、PLC控制器、可调溢流堰、PLC专用光栅尺、支架；界面仪通过法兰与定位环固定在筒体内，滚珠丝杠步进电机通过支架安装于筒体外侧，可调溢流堰通过法兰安装于筒体内侧，滚珠丝杠步进电机与可调溢流堰通过套筒支杆螺纹连接。界面仪测出两相液体混合物界面高度，输出4～20MA信号给PLC控制器，控制滚珠丝杠步进电机上下调节可调溢流堰位移，PLC专用光栅尺测量实际滑块位移反馈给PLC控制器，使界面仪测得的界面高度与可调溢流堰高度一致，实现精确自动排液，完成两相液体的分离。

Description

一种用于液液分离器的智能控制系统
技术领域
本发明属于液体分离器自动控制技术领域，特别涉及一种密度不同能形成界面且体积分数动态变化的两种液体的分离器。
技术背景
液液分离器是一种两相液体处理设备，在油田、炼厂、化工、机械或轻工等部门的含油处理中应用广泛，随着石油的深度开采，化工企业的大型化发展和对环境保护的严格要求，油水分离技术日益受到重视。目前，市场上的液液分离器例如油水分离器的分离效率都比较低，且出水口处的油含量仍较高；其次，现有设备所采用的技术含量低，另外，现有设备在排油方面也比较麻烦，多数时候需人工进行清理。
现有技术中，液液分离器在壳体侧壁的上方设有低密度液体溢流口，在分离器壳体侧壁的下方设有高密度液体出口，该种结构的液液分离器在使用时存在不足，需要实时观察两相液体的分相界面的位置，从而决定何时将液液混合物进行分离，一旦出现误操作，将引起混料或跑料。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的不足，提供一种智能型的液液分离器智能控制系统，保证结构的合理化且能够利用现有控制技术，以保证分离器能够长期、安全、稳定、高效的运行。
本发明的技术方案如下：
一种用于液液分离器的智能控制系统，包括界面仪与执行机构组成；界面仪包括磁致伸缩传感器、浮球、定位环和法兰；执行机构包括滚珠丝杠步进电机、PLC控制器、可调溢流堰、PLC专用光栅尺和支架；界面仪通过法兰与定位环固定在筒体内，滚珠丝杠步进电机通过支架安装于筒体外侧，可调溢流堰通过法兰安装于筒体内侧，滚珠丝杠步进电机与可调溢流堰通过套筒支杆螺纹连接。
所述界面仪中的浮球的密度和配重根据油相密度，粘度而定；浮球内缠有波导丝。
所述可调溢流堰下方与金属波纹管相连，调节高度范围根据油水体积变化极值而定。
所述滚珠丝杠步进电机运转带动滑块上下移动，滑块与套筒通过螺钉相连，套筒与推杆焊接连接，推杆与可调溢流堰通过螺纹相连，滚珠丝杠步进电机带动可调溢流堰的上下移动。
界面仪的磁致伸缩传感器实时测得油水界面高度，然后通过4～20MA信号输出给PLC控制器，PLC控制器控制滚珠丝杠步进电机带动滑块的上下位移，进而间接控制可调溢流堰的高度；PLC专用光栅尺测量滑块移动位移反馈给PLC控制器完成闭环控制。
当液液分界面高度变化时，磁致伸缩液位计通过检测变送使PLC控制器的输出变化，滚珠丝杠步进电机通过传动机构调节位移对象即可调溢流堰高度，则可调溢流堰高度也就跟随液液分界面高度变化。
在可调溢流堰高度引入一个闭合回路，通过PLC专用光栅尺检测变送到PLC控制器，PLC控制器按照预先设定的数值比对，此时的可调溢流堰高度调节是一个随动系统，可调溢流堰高度经反馈调节自动跟踪液液分界面高度变化，使可调溢流堰高克服由于自身干扰引起的偏差，此时为单闭环控制系统。
本发明有以下优点：
首先采用智能控制系统，系统可根据两相界面的上下浮动而自动调节，智能化地适应两相液体混合物处理量及体积比变化，以保证液液的分离效率达到最优，实现自动控制，自动分离。
其次本系统应用范围广泛，只需根据原料液中轻相的物相参数改变浮子的密度、配重即可适应不同的液液分离。
再次滚珠丝杠步进电机通过套管连接传递上下移动，有效地使丝杠免于液体的腐蚀，并且可以保证其刚度。
最后可调溢流堰与支杆通过螺纹固定连接，方便安装和拆卸
附图说明
图1为用于液液分离器的智能控制系统的总体结构图；
图2为用于液液分离器的智能控制系统的可调溢流堰11结构图；
图3为用于液液分离器的智能控制系统的传动结构图；
其中：1-磁致伸缩液位计，2-浮子，3-定位环，4-PLC控制器，5-滚珠丝杠步进电机，6-套管，7-支架，8-环板，9-推杆，10-填料密封，11-可调溢流堰，12-出水管，13-出油管，14-PLC专用光栅尺，15-筒体，16-滑块，17-丝杠，18-筋板。
图4为本发明专利采用的单闭环控制系统及其方框图
其中：h1-液液两相分界面距筒底基准的高度，h2-可调溢流堰11距筒底基准的高度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明提供的一种用于液液分离器的智能控制系统作进一步详细说明：
一种用于液液分离器的智能控制系统，磁致伸缩液位计1与筒体外法兰连接固定在筒体15外部，在筒体内部插入到定位环3内，浮子2固定在磁致伸缩液位计1直杆上可上下移动。支架7与磁致伸缩液位计1在筒体轴向平行取向，彼此不相交保持合适的距离，与筒体外法兰连接定位。可调溢流堰11与出油管13焊接连接，再通过法兰固定在筒体15外部。滚珠丝杠步进电机5上的滑块16与套管6螺纹连接，套管6下部推杆9与可调溢流堰11上盖通过螺纹连接，此为传动部分。出水管12开孔位置位于筒体15底部、相邻于于出油管13。
可调溢流堰11通过金属波纹管的可伸缩性上下调节，并且通过其下部的接管法兰与筒体15相连，拆卸方便。
一种用于液液分离器的智能控制系统，此系统的控制方案是磁致伸缩液位计1测得两相液体分相界面高度，磁致伸缩液位计1将测得的数据通过4～20MA信号传输给PLC控制器4，PLC控制器4进而控制执行机构中的滚珠丝杠步进电机5控制可调溢流堰11高度始终位于界面上，从而保证从溢流堰排出液体的纯度。同时PLC专用光栅尺14测取步进电机上滑块实际的位移，并将其转为信号反馈给PLC控制器4形成闭环控制回路，保证界面仪测得的界面高度与可调溢流堰高度一致。
如图1所示，磁致伸缩液位计1上浮子2与直杆之间有磁力作用上，直杆直径10mm，浮子可沿直杆上下移动。浮子2质量体积的设计有经验公式：
mg＝f浮+Rs，其中f浮＝ρgV，Rs＝3πμdv
式中m—浮球质量—重力加速度ρ—介质密度V—浮球体积Rs—粘滞力μ—介质的动力粘度d—浮球直径v—浮球的相对运动速度。浮球是由薄不锈钢板冲压，再激光焊接成圆柱状，其内缠有波导丝。滚珠丝杠步进电机5固定在筒体15外支架7上，支架高度700mm左右，套管6直径48mm长280mm，通过螺栓与滚珠丝杠步进电机5的滑块16连接，套管6通过筋板与环板8的配合限制了滑块的周向转动，从而保证了其上下移动，移动范围250mm。PLC专用光栅尺14一端固定在滑块上另一端固定在专用滑道，PLC专用光栅尺14可调范围在300mm左右。可调溢流堰11与出油管13焊接连接，再通过法兰固定在筒体15外部。滚珠丝杠步进电机5与可调溢流堰11通过推杆9螺纹连接，完成了传动的传递；如图2所示，可调溢流堰11与出油管13中间焊接金属波纹管，金属波纹管上下伸缩范围0～250mm，整体通过法兰固定在筒体外部；如图3所示，套筒6与滑块16通过螺栓连接，筋板18对称焊接在套筒6上，推杆9与套筒6通过锥管焊接连接。
为保证液液分离的纯度,该智能控制系统其控制原理设计如图4所示的单闭环控制系统，当液液分界面高度h1变化时，磁致伸缩液位计1通过检测变送1使PLC控制器4的输出变化，滚珠丝杠步进电机5通过传动机构调节位移对象即可调溢流堰11高度h2，则h2也就跟随h1变化，此时系统为开环控制系统。由于h2无反馈校正，所以本身无抗干扰能力，为了克服开环控制系统的缺点，可以在h2引入一个闭合回路即通过PLC专用光栅尺14检测变送2(检测可调溢流堰11高度h2)送到PLC控制器4，PLC控制器4按照预先设定的数值比对，此时的可调溢流堰11高度h2调节是一个随动系统，h2经反馈调节自动跟踪h1变化，使h2克服由于自身干扰引起的偏差，此时为单闭环控制系统，满足了最终质量要求。
当油水完成静置分层后，浮子2通过其自身密度与流体粘度的作用位于油水分界面上，磁致伸缩液位计1测得位移后转换为4～20MA信号传输给PLC控制器4，PLC控制器4解析信号后进而控制滚珠丝杠步进电机5，滚珠丝杠步进电机5其中的丝杠与滑块间的螺纹是传动的关键部分，实际运行时丝杠由电机带动转动而滑块被限制了周向转动，丝杠滑块间存在相对转动从而滑块可以上下移动带动可调溢流堰11刚好位于油水分界面上部，溢流堰下部连接有金属波纹管，保证其可以上下伸缩。油水混合物轻相通过可调溢流堰11、出油管13排出，重相通过出水管12排出，实现油水分离。
同时，PLC专用光栅尺14与滚珠丝杠步进电机5上的滑块相连，光栅尺滑块在滑道上下移动，光栅尺滑块与滚珠丝杠步进电机5滑块位于同一水平面，从而正确的把滑块实际位移信号反馈给PLC控制器4。这就是该智能控制系统的控制闭环回路，从而保证了执行机构的精确性。
本实施例可以适应不同体积比例的液液相混合物，浮子2与可调溢流堰11通过控制系统的调节始终处于同一高度上，保证了这种液液分离器的智能控制系统的实现。
以上所述，仅是本发明的一种典型实施方式，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于液液分离器的智能控制系统，其特征在于：包括界面仪与执行机构组成；界面仪包括磁致伸缩传感器、浮球、定位环和法兰；执行机构包括滚珠丝杠步进电机、PLC控制器、可调溢流堰、PLC专用光栅尺和支架；界面仪通过法兰与定位环固定在筒体内，滚珠丝杠步进电机通过支架安装于筒体外侧，可调溢流堰通过法兰安装于筒体内侧，滚珠丝杠步进电机与可调溢流堰通过套筒支杆螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于：界面仪中的浮球的密度和配重根据油相密度，粘度而定；浮球内缠有波导丝。
3.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于：可调溢流堰下方与金属波纹管相连，调节高度范围根据油水体积变化极值而定。
4.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于：滚珠丝杠步进电机运转带动滑块上下移动，滑块与套筒通过螺钉相连，套筒与推杆焊接连接，推杆与可调溢流堰通过螺纹相连，滚珠丝杠步进电机带动可调溢流堰的上下移动。
5.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于：界面仪的磁致伸缩传感器实时测得油水界面高度，然后通过4～20MA信号输出给PLC控制器，PLC控制器控制滚珠丝杠步进电机带动滑块的上下位移，进而间接控制可调溢流堰的高度；PLC专用光栅尺测量滑块移动位移反馈给PLC控制器完成闭环控制。
6.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于：当液液分界面高度变化时，磁致伸缩液位计通过检测变送使PLC控制器的输出变化，滚珠丝杠步进电机通过传动机构调节位移对象即可调溢流堰高度，则可调溢流堰高度也就跟随液液分界面高度变化。
7.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于：在可调溢流堰高度引入一个闭合回路，通过PLC专用光栅尺检测变送到PLC控制器，PLC控制器按照预先设定的数值比对，此时的可调溢流堰高度调节是一个随动系统，可调溢流堰高度经反馈调节自动跟踪液液分界面高度变化，使可调溢流堰高克服由于自身干扰引起的偏差，此时为单闭环控制系统。
CN201510028064.7A 2015-01-20 2015-01-20 一种用于液液分离器的智能控制系统 Active CN104524816B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510028064.7A CN104524816B (zh) 2015-01-20 2015-01-20 一种用于液液分离器的智能控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510028064.7A CN104524816B (zh) 2015-01-20 2015-01-20 一种用于液液分离器的智能控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104524816A true CN104524816A (zh) 2015-04-22
CN104524816B CN104524816B (zh) 2016-08-24

Family

ID=52840550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510028064.7A Active CN104524816B (zh) 2015-01-20 2015-01-20 一种用于液液分离器的智能控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104524816B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105908827A (zh) * 2016-06-14 2016-08-31 汪传发 一种液位调节装置
CN112076499A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中国石油化工股份有限公司 安全卸料罐及其应用
CN116789222A (zh) * 2023-07-27 2023-09-22 成都市赛沃德意环保科技有限公司 一种分离彻底的油水分离装置

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2236688A (en) * 1989-09-12 1991-04-17 Harold Birkett Separating liquids
CN2372033Y (zh) * 1999-05-19 2000-04-05 重庆中天化工(集团)有限公司 伸缩管式自动液体分离装置
JP2001162106A (ja) * 1999-12-07 2001-06-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 油水分離装置
US20080105616A1 (en) * 2004-05-06 2008-05-08 Schlumberger Technology Corporation Gravity Separator For A Multi-Phase Effluent
CN101829439A (zh) * 2009-11-27 2010-09-15 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 超声波聚结式三相分离器
CN201692697U (zh) * 2010-06-12 2011-01-05 泸州北方化学工业有限公司 油水分离曲道器
CN101975332A (zh) * 2010-11-05 2011-02-16 中冶赛迪工程技术股份有限公司 煤气柜大排水量油水分离器
CN102389647A (zh) * 2011-08-03 2012-03-28 江苏瑞吉格泰油气工程有限公司 三相分离器水相连通溢流堰管调节装置
CN202191730U (zh) * 2011-08-03 2012-04-18 江苏瑞吉格泰油气工程有限公司 三相分离器水相连通溢流堰管调节装置
CN202724760U (zh) * 2012-06-13 2013-02-13 中国石油天然气股份有限公司 油水界面控制机构
CN103028272A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 黄海峰 对从水面收集的油水混合物进行连续分离的装置
CN103127746A (zh) * 2011-11-23 2013-06-05 中国石油化工股份有限公司 一种重污油储罐油水分离检测排放方法
CN203736901U (zh) * 2013-12-30 2014-07-30 石瑞斌 沉降罐油水界面自动控制装置
CN103961906A (zh) * 2013-01-31 2014-08-06 韩明海 动静态油水分离装置及油水分离方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2236688A (en) * 1989-09-12 1991-04-17 Harold Birkett Separating liquids
CN2372033Y (zh) * 1999-05-19 2000-04-05 重庆中天化工(集团)有限公司 伸缩管式自动液体分离装置
JP2001162106A (ja) * 1999-12-07 2001-06-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 油水分離装置
US20080105616A1 (en) * 2004-05-06 2008-05-08 Schlumberger Technology Corporation Gravity Separator For A Multi-Phase Effluent
CN101829439A (zh) * 2009-11-27 2010-09-15 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 超声波聚结式三相分离器
CN201692697U (zh) * 2010-06-12 2011-01-05 泸州北方化学工业有限公司 油水分离曲道器
CN101975332A (zh) * 2010-11-05 2011-02-16 中冶赛迪工程技术股份有限公司 煤气柜大排水量油水分离器
CN102389647A (zh) * 2011-08-03 2012-03-28 江苏瑞吉格泰油气工程有限公司 三相分离器水相连通溢流堰管调节装置
CN202191730U (zh) * 2011-08-03 2012-04-18 江苏瑞吉格泰油气工程有限公司 三相分离器水相连通溢流堰管调节装置
CN103028272A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 黄海峰 对从水面收集的油水混合物进行连续分离的装置
CN103127746A (zh) * 2011-11-23 2013-06-05 中国石油化工股份有限公司 一种重污油储罐油水分离检测排放方法
CN202724760U (zh) * 2012-06-13 2013-02-13 中国石油天然气股份有限公司 油水界面控制机构
CN103961906A (zh) * 2013-01-31 2014-08-06 韩明海 动静态油水分离装置及油水分离方法
CN203736901U (zh) * 2013-12-30 2014-07-30 石瑞斌 沉降罐油水界面自动控制装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105908827A (zh) * 2016-06-14 2016-08-31 汪传发 一种液位调节装置
CN112076499A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中国石油化工股份有限公司 安全卸料罐及其应用
CN112076499B (zh) * 2019-06-12 2022-02-18 中国石油化工股份有限公司 安全卸料罐及其应用
CN116789222A (zh) * 2023-07-27 2023-09-22 成都市赛沃德意环保科技有限公司 一种分离彻底的油水分离装置
CN116789222B (zh) * 2023-07-27 2024-04-02 天大津康(天津)科技股份有限公司 一种分离彻底的油水分离装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104524816B (zh) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104524816A (zh) 一种用于液液分离器的智能控制系统
CN105756665A (zh) 一种旋流浮动式油井计量装置及方法
CN102589650A (zh) 一种液位与物料位一体化测量装置
CN107238553B (zh) 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置及用其检测的方法
CN102519669B (zh) 压力或差压传感器的压力波动标定装置及其标定方法
CN205532576U (zh) 一种旋流浮动式油井计量装置
CN203123635U (zh) 液体中沉淀物的检测装置和控制装置
JP6864743B2 (ja) 圧力平衡を利用した液−液抽出塔の界面制御装置
CN103432771A (zh) 一种地沟油自动脱水装置及方法
CN202453145U (zh) 压力或差压传感器的压力波动标定装置
US2322453A (en) Apparatus for controlling oil wells
CN109382215B (zh) 自动添加石灰乳系统
CN207317892U (zh) 浓密机料位和浓度测量一体装置
CN221100745U (zh) 一种便于取样的水泥元素测量仪
CN115970529B (zh) 一种固液分离试验装置
CN104297139A (zh) 一种室内潮波生成器及其使用方法
CN218981889U (zh) 基于pid控制的重介质选煤介质密度控制装置
CN117072137B (zh) 一种采油井出液被加热、计量前的伴生气在线预分离装置
RU202840U1 (ru) Устройство для недопущения попадания нефти из технологического резервуара на очистные сооружения
CN207056809U (zh) 一种立式离心机
CN220795699U (zh) 一种电子报警水箱水位计
CN215199596U (zh) 结晶器钢水液面升降标定装置
CN219495742U (zh) 一种k型罐下采样器
CN212459692U (zh) 一种油田实验室用石油纯度检测装置
CN103364138A (zh) 一种对差压传感器进行压力波动标定的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant