CN104949799B - 原油炼制过程中的内漏在线监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原油炼制过程中的内漏在线监测系统和方法。内漏在线监测系统包括：对管线（5）内的油料进行检测的内窥镜检测单元（1）、与内窥镜检测单元（1）连接的图像传输单元（2）、以及与图像传输单元（2）连接的图像处理单元（3）。本发明认识到了原油掺入量对石脑油色度的影响，由此建立了原油泄漏程度和石脑油色度之间的定量关系。在此基础上，针对塔顶系统工况，设计采用光纤内窥镜插入合适的位置进行在线检测，将采集到的实时图像信息转化成数字信号，将其与设定值作比较。如果发生泄漏，可提醒操作人员马上采取措施。因此，本发明的内漏在线检测系统可实现有效的实时检测石脑油色度，从而防止原油对其造成污染。

Description

原油炼制过程中的内漏在线监测系统和方法

技术领域

本发明总地涉及原油炼制，具体地涉及一种对原油炼制过程中的内漏现象进行在线监测的系统和方法，更具体地涉及用于常压塔顶换热器的内漏在线监测系统和方法。

背景技术

我国加工高硫、高酸等劣质原油数量逐年增加，加工原油品种繁多且频繁切换，造成常减压装置塔顶低温部位腐蚀严重。虽然已经采取了一系列措施（例如原油混炼、优化电脱盐操作、建立塔顶系统的离子平衡模型、及时调节塔顶缓蚀剂和中和剂的投加量与注水量、采用最新的腐蚀在线监测系统、对塔顶处于相变部位的空冷器和换热器采取涂层或更换高等级材质），但塔顶低温部位的腐蚀问题一直没能很好地解决，塔顶换热器仍然频繁泄漏，严重威胁常减压装置的安全、平稳、长周期运行。

尤其重要的是，若在常压塔顶的换热器处发生泄漏，会造成原油污染石脑油，进而严重影响了以石脑油为原料的重整装置、乙烯装置的生产，对整个石化企业的安全生产和经济效益造成严重危害。依靠如上所述的各种现有的措施已很难从根本上解决由于换热器内漏造成的石脑油被原油污染的问题，

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于，提供一种能以高效、准确的方式对原油炼制过程中的内漏现象进行在线监测的系统和方法，从而从源头上控制石脑油污染的问题。

本发明提供了一种原油炼制过程中的内漏在线监测系统，其包括：对管线内的油料进行检测的内窥镜检测单元、与内窥镜检测单元连接的图像传输单元、以及与图像传输单元连接的图像处理单元。

较佳的是，还包括：与图像处理单元连接的DCS控制系统。

较佳的是，所述内窥镜检测单元包括内窥镜和摄像机，所述内窥镜插设在所述管线内并采集在管线内流动的油料的图像，而所述摄像机将由内窥镜采集到的图像拍摄下来。

较佳的是，所述内窥镜设置有护套结构，其包括：连接固定至所述管线的底座、由底座支承的内窥镜座、以及设置在内窥镜座末端的光学探测窗口。

较佳的是，所述内窥镜设置有护套结构，所述光学探测窗口由蓝宝石制成。

较佳的是，所述图像传输单元包括：转换器、光纤以及光纤收发器。

较佳的是，所述图像处理单元包括计算机。

较佳的是，所述内漏在线监测系统用于常压塔顶换热器的内漏监测。

本发明还提供了一种原油炼制过程中的内漏在线监测方法，包括如下步骤：通过内窥镜检测单元对管线内的油料进行探测，获取图像信息，并将其传送至图像传输系统；通过所述图像传输系统将图像信息传送至图像处理单元；通过所述图像处理单元将图像信息转换成与颜色深度相关的数字信号输出值；将接收到的数字信号输出值与设定值作比较，若大于设定值，则表示油料的颜色深度超出限度，发生了原油泄漏的情况，应向操作人员发出警告。

较佳的是，以颜色浅的主油料（例如，不含原油的石脑油）的灰度为基准值，可以将所述设定值设定为高于基准值10％～30％。

较佳的是，所述图像处理单元将数字信号输出值传送至DCS控制系统，由所述DCS控制系统对接收到的数字信号进行记录和显示，并向系统操作人员发出警告信息。

较佳的是，当间隔30秒的三次采样都超过预定值时，才发出警告。

较佳的是，所述数字信号输出值与油料的灰度值相关，这时，当所述数字信号输出值小于设定值时发出警告。

本发明认识到了原油掺入量对石脑油色度的影响，由此建立了原油泄漏程度和石脑油色度之间的定量关系。在此基础上，针对塔顶系统工况，设计采用光纤内窥镜插入合适的位置进行在线检测，将采集到的实时图像信息转化成数字信号，将其与设定值作比较。如果发生泄漏，可提醒操作人员马上采取措施。因此，本发明的内漏在线检测系统可在对现有工艺流程和操作参数不作调整的基础上，实现有效的实时检测石脑油色度，从而防止原油对其造成污染，进而产生良好的社会安全效应和经济效应。

附图说明

图1是根据本发明较佳实施例的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测系统的示意图；

图2是可用于本发明内窥镜检测单元的内窥镜护套结构的安装示意图；以及

图3是根据本发明较佳实施例的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测系统的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图来描述根据本发明较佳实施例的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测系统。

按照常规的原油炼制工艺，在常压塔中需利用换热器使石脑油与原油换热，石脑油走管程，原油走壳程。石脑油经换热冷却后进入回流罐。冷却后的管线压力在0.3～1.0MPa，在管线内流动的油料除了含少量水分之外，大部分都是石脑油。石脑油的颜色接近透明，但若有原油泄漏到石脑油中的话，颜色较深的原油将会使石脑油的颜色也变深，并且随着泄漏的原油浓度的增加而使石脑油的颜色变得更深。本发明正是按照这样一种原理作出的，是在原油炼制领域的内漏监测方面的一种全新的构思。

如图1所示，该在线监测系统包括：对管线5内的油料进行检测的内窥镜检测单元1、与内窥镜检测单元1连接的图像传输单元2、与图像传输单元2连接的图像处理单元3、以及与图像处理单元3连接的DCS（集散控制系统）控制系统。

内窥镜检测单元1主要包括内窥镜和摄像机。内窥镜插设在管线5内并采集在管线5内流动的油料的图像，而摄像机将由内窥镜采集到的图像拍摄下来。

内窥镜，特别是光纤内窥镜是一种利用光导纤维、光学、精密机械及电子技术相结合的新型无损检测仪器。利用光导纤维的传像、传光原理及其柔软易可弯曲的特性，在设备不解体的情况下,可直接观察其内部缺陷或检查封闭内腔的内壁裂缝和锈蚀以及内部是否有异物等情况。光纤内窥镜不仅可目视观察，也可以通过光电转换接口在监视器上显示，为分析故障原因提供依据。本发明正是利用了上述的这些特性。

较佳的是，为内窥镜设置护套结构。如图2所示，内窥镜护套结构包括：连接固定（例如焊接）至管线5的底座11、由底座11支承的内窥镜座12、以及设置在内窥镜座12末端的光学探测窗口13。较佳的是，光学探测窗口13由蓝宝石制成，以使内窥镜不与油品接触，从而在保证光学性能的同时更好地耐压、耐高温和耐腐蚀。当然如果内窥镜具有很好地耐冲击和耐腐蚀的特性，也可以使之直接与油料接触。

与内窥镜检测单元1连接的图像传输单元2主要包括：转换器、光纤以及光纤收发器。采用这样的图像传输单元的目的是为了避免图像远距离传输实可能产生的失真问题。

与图像传输单元2连接的图像处理单元3主要由计算机构成，其对图像传输单元传输而来的图像信息进行处理，将这些图像信息转换成数字信号。具体地说，可采用图像识别软件，通过灰度值来区分内窥镜视野下油料的颜色。理论上，定义白色的灰度值为255，黑色的灰度值为0，也就是说，灰度值越低颜色越深。但实践中，为更加符合与人们通常的习惯，将表示颜色深度的实际输出值定义为：输出值＝255－灰度值。于是，输出值越大，颜色越深，表示原油泄漏的可能性越大。

图像处理单元3还将与颜色深度相关的数字信号输出值与设定值作比较。若输出值小于设定值，则简单记录或不作处理。若输出值大于设定值，则发出警告。操作人员在收到警告信息后，可相应地作处理。这里所说的设定值可以根据实际情况预先设定。例如，以不含原油的石脑油（颜色浅的主油料）的灰度为基准值，可以将设定值设定为高于基准值10％～30％，比较常见的是分别高于基准值10％、20％和30％。

为安全起见，最好将图像传输单元2的转换器和/或光纤收发器、和/或图像处理单元3的计算机设置在防爆箱内。

较佳的是，与图像处理单元3连接的DCS控制系统4接收来自图像处理单元3的数字信号。这样更便于向系统的操作者发出警告，且更便于数据的集中记录和处理。

图3更清楚地示出了根据本发明较佳实施例的内漏在线监测系统的流程。如图所示，内窥镜检测单元1对管线5内的油料进行探测，获取图像信息，并将其传送至图像传输系统2。接着，图像传输系统2利用光纤将图像信息传送至图像处理单元3。图像处理单元3将图像信息转换成与颜色深度相关的数字信号，并将其与设定值作比较。若其大于设定值，则表示油料的颜色深度相对于石脑油的颜色深度的变化超过了警戒线（10％－30％），发生了原油泄漏的情况，应向操作人员发出警告。接着，可由图像处理单元3将数字信号传送至DCS控制系统4，由DCS控制系统4对数据进行记录和显示，并且在必要时向系统操作人员发出警告信息。

实践中，由于管线5中可能有脱落腐蚀产物等的干扰，也可能发生误报警的情况。为避免这种情况，可适当放宽报警的条件。例如，当间隔30秒的三次采样都超过预定值时，才由DCS控制系统发出报警信息。这样理论上原油泄漏时间才1.5分钟，这样提醒外操现场观察的速度是可以接受的。

大量试验表明，当石脑油中的原油浓度达到200mg～500mg/L时，表示颜色深度的输出值变化达到20～35％，可以清楚地表征发生了原油泄漏。

虽然以上结合较佳实施例对本发明的内漏在线监测系统进行了描述，但熟悉本领域的普通技术人员应该可以在此基础上作出各种等同的改动和变型而不超出本发明的范围。

具体地说，除了用于常压塔顶换热器附近的内漏检测之外，本发明还可用于原油炼制过程中的其它可能发生原油泄漏的位置。如果工艺上需要，也可由DCS控制系统4将数字信号与设定值作比较并输出比较结果。内窥镜检测单元1、图像传输单元2和图像处理单元3的各个组成部分也可根据需要作出一定的取舍和变化。另外，上述实施例中是在接收到的输出值大于设定值时发出警告，但也可以直接把灰度值当成输出值，这时就是在小于设定值时发出警告。

因此，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。

Claims (9)

1.一种用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，包括如下步骤：

通过内窥镜检测单元(1)对管线(5)内的油料进行探测，获取图像信息，并将其传送至图像传输系统(2)，其中所述油料包括石脑油和原油；

通过所述图像传输系统(2)将图像信息传送至图像处理单元(3)；

通过所述图像处理单元(3)将图像信息转换成与颜色深度相关的数字信号输出值，其中，通过灰度值来区分油料的颜色，由此建立了原油泄漏程度和石脑油色度之间的定量关系；

将接收到的数字信号输出值与设定值作比较，若大于设定值，则表示油料的颜色深度超出限度，发生了原油泄漏的情况，应向操作人员发出警告。

2.如权利要求1所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，以颜色浅的石脑油的灰度为基准值，将所述设定值设定为高于基准值10％～30％。

3.如权利要求1所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，所述图像处理单元(3)将数字信号输出值传送至DCS控制系统(4)，由所述DCS控制系统(4)对接收到的数字信号进行记录和显示，并向系统操作人员发出警告信息。

4.如权利要求1所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，当间隔30秒的三次采样都超过设定值时，才发出警告。

5.如权利要求1所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，所述数字信号输出值或者与油料的灰度值相关，这时，当所述数字信号输出值小于设定值时发出警告。

6.如权利要求1所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，所述内窥镜检测单元(1)包括内窥镜和摄像机，所述内窥镜插设在所述管线(5)内并采集在管线(5)内流动的油料的图像，而所述摄像机将由内窥镜采集到的图像拍摄下来。

7.如权利要求6所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，所述内窥镜设置有护套结构，其包括：连接固定至所述管线(5)的底座(11)、由底座(11)支承的内窥镜座(12)、以及设置在内窥镜座(12)末端的光学探测窗口(13)。

8.如权利要求7所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，所述光学探测窗口(13)由蓝宝石制成。

9.如权利要求1所述的用于常压塔顶换热器的内漏在线监测方法，其特征在于，所述图像传输系统(2)包括：转换器、光纤以及光纤收发器。