CN108392898B - 光电感应式油水两相自动分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油水分离技术领域，公开了光电感应式油水两相自动分离装置，包括：过滤器、油水两相滴降区、1#电磁继电器、2#电磁继电器、3#电磁继电器、排水自控泵、排水电磁阀、油水两相入口电磁阀、4#电磁继电器、4#光电感应器、油水两相分布器、油水两相沉降分离区、1#光电感应器、2#光电感应器、3#光电感应器、排水管、排油管、排油自控泵、排油电磁阀、水收集器、油收集器、疏水亲油涂层和控制器，这种光电感应式油水两相自动分离装置，实现了智能检测及过程自动高效控制，而装置的自动化高效控制大大提高了人工效能。

Description

光电感应式油水两相自动分离装置

技术领域

本发明涉及油水分离技术领域，特别涉及光电感应式油水两相自动分离装置。

背景技术

近年来，绿色和环保已经成为社会科技发展的重要标志。这种呼声、这种需求在经济和社会时代中的重要性，比以往任何时代都更加显著、更加明显。我国的经济结构也在这种呼声中走向绿色化。在这种形势和社会需求之下，我国对于油水分离器的需求正在产生一个量的变化。油水分离器是将油和水分离开来的设备，在日常生活中，油水分离器起着至关重要的作用。例如，对于汽车来说，国三标准下采用高压共轨发动机的车型对柴油的质量要求更高，因为高压喷油嘴需要精确的控制喷油压力、喷油时间和喷油量，要求做工也比较精细，所以加装一个油水分离器是最好的选择；在餐饮业中，将油水分离器安装在下水道的出口处，可以阻止油类和垃圾排入下水道，能极大的减轻国内含油污水排放污染的问题；而船舶油水分离器作为船舶主要的防污染设备之一，在减轻船舶对海洋污染中同样发挥着重要的作用。因此，作为在生活方面与科研方面都有着广阔应用前景的装置，油水分离器存在着巨大的市场需求，如何进一步提升油水分离效率并实现智能化控制，有着重要的意义。

随着现代社会的发展，绿色和环保已经成为时代的呼声与当代的需求。液-液两相分离系统，特别是油水两相分离装置是能源及化工领域研发的热点。有效提升油水两相分离系统的效率及智能化将是十分必要的。

目前，虽然学者们对油水分离工艺做了大量的工作，但对于油水两相分离智能化控制的研究却较少，没有实现智能检测及过程自动高效控制，而装置的自动化高效控制将会大大提高人工效能。

发明内容

本发明提供光电感应式油水两相自动分离装置，可以解决现有技术中的上述问题。

本发明提供了光电感应式油水两相自动分离装置，包括：过滤器、油水两相滴降区、1#电磁继电器、2#电磁继电器、3#电磁继电器、排水自控泵、排水电磁阀、油水两相入口电磁阀、4#电磁继电器、4#光电感应器、油水两相分布器、油水两相沉降分离区、1#光电感应器、2#光电感应器、3#光电感应器、排水管、排油管、排油自控泵、排油电磁阀、水收集器、油收集器、疏水亲油涂层和控制器；

过滤器通过在油水两相管道上设置油水两相入口电磁阀与油水两相容器的上端口相连通，油水两相容器由分隔板分隔为：位于左上部的油水两相滴降区和位于右下部的油水两相沉降分离区，油水两相滴降区和油水两相沉降分离区相互连通，油水两相分布器和疏水亲油涂层设置在油水两相滴降区内，疏水亲油涂层倾斜设置在油水两相分布器的正下方，油水两相容器的底部设有排水口，排油口设置在与1#光电感应器对应的油水两相容器的侧壁上，排水管的上端与排水口连接，排水管的下端与水收集器连通，排水自控泵和排水电磁阀设置在排水管上，排油管的上端与排油口连接，排油管的下端与油收集器连通，排油自控泵和排油电磁阀设置在排油管上；

4#光电感应器、1#光电感应器、2#光电感应器和3#光电感应器从上向下依次设置在油水两相沉降分离区对应的油水两相容器的外侧面上，1#光电感应器和4#光电感应器分别与控制器连接，1#光电感应器、2#光电感应器和3#光电感应器分别与1#电磁继电器连接，3#光电感应器、排水自控泵、排水电磁阀、排油自控泵和排油电磁阀分别与2#电磁继电器连接，2#光电感应器、排水自控泵、排水电磁阀、排油自控泵和排油电磁阀分别与3#电磁继电器连接，4#光电感应器和油水两相入口电磁阀分别与4#电磁继电器连接，其中，1#电磁继电器、2#电磁继电器和4#电磁继电器为单刀单掷继电器，3#电磁继电器为单刀双掷继电器。

较佳地，所述油水两相分布器包括入口管、条状排液槽和多个排液孔，入口管位于条状排液槽的中心处，条状排液槽与入口管相连通，条状排液槽内开设有多个排液孔，所述多个排液孔均为塞孔，多个排液孔的直径从两端向中心逐步缩小，所述入口管与油水两相管道相连通。

较佳地，所述疏水亲油涂层由以下步骤制备而成：S1、聚二乙烯基苯单体在引发剂作用下发生聚合反应，形成聚二乙烯基苯固体材料；S2、聚二乙烯基苯固体材料溶于丙酮溶剂中形成混合液；S3、然后将混合液涂覆在油水两相容器中滴降区的金属倾斜面上，静置干燥后，即形成疏水亲油性涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、实现全自动控制

本发明采用多个光电感应器，多个电磁继电器，排水电磁阀、排油电磁阀、排水自控泵、排油自控泵和控制器，实现油水两相分离过程的全自动化控制，接通电源后，通过多个光电感应器自动检测油水两相液体及相界面位置，并根据感应信号发出操作指令，使装置能够自动运行及停止，油相及水相按照设计管路自动流出至油收集器和水收集器，无需人工操作即可实现阀门及自控泵的自动切换。

2、增强油水两相分离效果

实践证明，当将水相以及油相加入装置混合后，需要较长时间静置分层，所以本装置通过增加具有不同尺寸塞孔的油水两相分布器使油水两相均匀滴落，增设疏水亲油涂层表面改变油水两相速度分布，实现油水两相的初分离，进而提升两相液体分离效率。

本发明实现智能检测及过程自动高效控制，而装置的自动化高效控制大大提高了人工效能。

附图说明

图1为本发明提供的光电感应式油水两相自动分离装置的结构及电路示意图。

图2为本发明提供的光电感应式油水两相自动分离装置中油水两相分布器的结构示意图。

图3为本发明提供的光电感应式油水两相自动分离装置的控制原理框图。

附图标记说明：

1-过滤器，2-油水两相滴降区，3-1#电磁继电器，4-2#电磁继电器，5-3#电磁继电器，6-排水自控泵，7-排水电磁阀，8-油水两相入口电磁阀，9-4#电磁继电器，10-4#光电感应器，11-油水两相分布器，11-1-入口管，11-2-条状排液槽，11-3-排液孔，12-油水两相沉降分离区，13-1#光电感应器，14-2#光电感应器，15-3#光电感应器，16-排水管，17-排油管，18-排油自控泵，19-排油电磁阀，20-水收集器，21-油收集器，22-疏水亲油涂层，23-控制器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1和图3所示，本发明实施例提供的光电感应式油水两相自动分离装置，包括：过滤器1、油水两相滴降区2、1#电磁继电器3、2#电磁继电器4、3#电磁继电器5、排水自控泵6、排水电磁阀7、油水两相入口电磁阀8、4#电磁继电器9、4#光电感应器10、油水两相分布器11、油水两相沉降分离区12、1#光电感应器13、2#光电感应器14、3#光电感应器15、排水管16、排油管17、排油自控泵18、排油电磁阀19、水收集器20、油收集器21、疏水亲油涂层22和控制器23；

过滤器1通过在油水两相管道上设置油水两相入口电磁阀8与油水两相容器的上端口相连通，油水两相容器由分隔板分隔为：位于左上部的油水两相滴降区2和位于右下部的油水两相沉降分离区12，油水两相滴降区2和油水两相沉降分离区12相互连通，油水两相分布器11和疏水亲油涂层22设置在油水两相滴降区2内，疏水亲油涂层22倾斜设置在油水两相分布器11的正下方，油水两相容器的底部设有排水口，排油口设置在与1#光电感应器13对应的油水两相容器的侧壁上，排水管16的上端与排水口连接，排水管16的下端与水收集器20连通，排水自控泵6和排水电磁阀7设置在排水管16上，排油管17的上端与排油口连接，排油管17的下端与油收集器21连通，排油自控泵18和排油电磁阀19设置在排油管17上；

4#光电感应器10、1#光电感应器13、2#光电感应器14和3#光电感应器15从上向下依次设置在油水两相沉降分离区12对应的油水两相容器的外侧面上，1#光电感应器13、4#光电感应器10分别与控制器23连接，1#光电感应器13、2#光电感应器14和3#光电感应器15分别与1#电磁继电器3连接，3#光电感应器15、排水自控泵6、排水电磁阀7、排油自控泵18和排油电磁阀19分别与2#电磁继电器4连接，2#光电感应器14、排水自控泵6、排水电磁阀7、排油自控泵18和排油电磁阀19分别与3#电磁继电器5连接，4#光电感应器10和油水两相入口电磁阀8分别与4#电磁继电器9连接，其中，1#电磁继电器3、2#电磁继电器4和4#电磁继电器9为单刀单掷继电器，3#电磁继电器5为单刀双掷继电器。

工作过程及工作原理：油水两相混合流体流经过滤器1去除固体杂质，通过油水两相入口电磁阀8进入油水两相容器。油水两相入口电磁阀8为常开阀门，油水混合物首先进入到油水两相滴降区2，通过具有不同尺寸塞孔的油水两相分布器11实现油水两相流体在容器内的均匀分布滴落，降落到倾斜的疏水亲油涂层22的表面，沿倾斜方向流动，通过疏水亲油涂层22使油水两相流体的速度分布发生改变，油相流速减缓，水相流速加速，实现初分离；初分离的油水两相流体由油水两相滴降区2不断流入油水两相沉降分离区12，油水两相沉降分离区12内液位不断升高，在没有达到1#光电感应器13的监测位置时，2#光电感应器14和3#光电感应器15不工作，处于断电状态，而当油水两相液位累积至1#光电感应器13的监测位置时，1#光电感应器13的感应信号发生转换，产生电流，将其传递给1#电磁继电器3，使2#光电感应器14和3#光电感应器15通电并开始工作；此时油水两相流体仍处于混合未完全分离状态，3#光电感应器15通过2#电磁继电器4发出关闭油水两路自控泵及电磁阀的指令，随着油水两相在沉降区内会进一步沉降分离，当油水两相液体静置达到彻底分层后，上层为油，下层为水，即水相静置澄清时，3#光电感应器15的感应信号发生转变，将其传递给2#电磁继电器4，2#电磁继电器4发出油水两路的自控泵及电磁阀同时打开的指令，但此时2#光电感应器14通过3#电磁继电器5发出关闭油路开启水路的指令，综合二者共同作用即执行控制排水自控泵6和排水电磁阀7开启，开始排除水相，将水相排出至水收集器20；随着水相的排除，油水两相界面不断降低，当此界面达到2#光电感应器14的监测位置时，2#光电感应器14的感应信号发生转变，通过3#电磁继电器5，发出关闭排水自控泵6和排水电磁阀7，而打开排油自控泵18和排油电磁阀19的指令，即停止排水，转换为开始排油，将油相排出至油收集器21；此时液位仍会不断降低，当1#光电感应器13检测不到有液相流体时，将会再次发生信号转变，通过1#电磁继电器13，发出使后续电路关闭的指令，排油自控泵18及排油电磁阀19也随之关闭，停止排油。当通过过滤器1进入装置的油水两相流体较多，需要静置而没有连续外排时，液位不断累积升高，当液位到达4#光电感应器10检测位置时，4#光电感应器10的信号将会发生转换，传递给4#电磁继电器9，使油水两相入口电磁阀8瞬时关闭，即使油水两相流体停止进入装置，而当液位低于4#光电感应器10的检测位置时，为使油水分离过程得到缓冲，4#光电感应器10通过4#电磁继电器9发出指令，4#电磁继电器9为电磁式时间继电器，使油水两相入口电磁阀8延时打开。

光电感应器在感应不同的液体或气体时，会发生信号转换，产生电流，将电流传递给电磁继电器，电磁继电器进而控制泵或者阀门接通，在本装置中，控制器为电源总开关。

此全自动控制油水分离装置操作简单、过程智能，控制器接通电源后，即可实现全自动进行，极大的降低了油水分离过程中的人工成本。装置基于光电控制原理，可用于分离不相容且具有不同光敏感应度的两相液体，光电感应器可感应水相、油相及气相之间的差异。

较佳地，如图2所示，所述油水两相分布器11包括入口管11-1、条状排液槽11-2和多个排液孔11-3，入口管11-1位于条状排液槽的中心处，条状排液槽11-2与入口管11-1相连通，条状排液槽11-2内开设有多个排液孔11-3，所述多个排液孔11-3均为塞孔，多个排液孔11-3的直径从两端向中心逐步缩小，所述入口管11-1与油水两相管道相连通。

工作原理：油水两相混合流体流经过滤器1后去除固体杂质，通过油水两相电磁阀8进入油水两相分布器11的入口管11-1，油水两相混合流体经过入口管11-1进入条状排液槽11-2，由于多个排液孔11-3的直径从两端向中间逐步缩小，使得油水两相混合流体能够均匀滴落到疏水亲油涂层22上，在流经疏水亲油涂层22过程中，增强了油水两相的初步分离效率。

较佳地，所述疏水亲油涂层22由以下步骤制备而成：S1、聚二乙烯基苯单体在引发剂作用下发生聚合反应，形成聚二乙烯基苯固体材料；S2、聚二乙烯基苯固体材料溶于丙酮溶剂中形成混合液；S3、然后将混合液涂覆在油水两相容器中滴降区的金属倾斜面上，静置干燥后，即形成疏水亲油性涂层。

1#光电感应器13的作用是检测沉降区内是否有油水两相液体；控制后续电路接通；2#光电感应器14的作用是检测沉降区内分层后的油水两相的相界面，控制水路及油路的切换；3#光电感应器15作用是检测沉降区内下层的水相是否澄清，控制水路及油路的开通或闭合；4#光电感应器10的作用是检测油水两相液体液位是否超限，控制油水两相入口电磁阀8开通或闭合。

光电感应器和控制器是本系统的核心测试及控制原件。其工作原理如下，光电开关利用被检测物对光束的反射，从而同步回路接通电路，进而控制电路的接通。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。当更换液体的种类时，由于液体的不同反射率，光电开关同样可以正常控制电路，只需通过光电感应器后部的调节旋钮调节光电开关作用参数即可以进行操作调控。

自动油水分离器的工作过程是把油水混合液进行物理分离及沉降后，再经光电开关识别两相液体，控制油水管路开关使油水自动分离的过程。油水两相混合流体流经过滤器，通过油水两相电磁阀进入油水两相分离容器；油水混合物进入到分离装置的滴降区，通过分布器后均匀滴落，降落到疏水亲油涂层表面，向下方流动，实现初分离，然后进入到沉降区；通过检测进入到沉降区的油水两相液位是否累积至监测位置，来决定后续系统是否通电工作，当液位达到光电感应器检测位置时，通过继电器触发后续系统启动；沉降区内油水两相液体会静置分离，通过检测静置分离后澄清的水相来控制水相管路排水自控泵及排水电磁阀的自动开启，将水相排出至水收集器；通过检测油水两相界面来实现水相及油相流通管线的自动切换，即当油水两相界面降到指定位置时，会促发水路自控泵及电磁阀的自动关闭，而油路自控泵及电磁阀的开启，油相排出至油收集器；当检测到装置内液相液位较低时，后续系统会自动断电，停止排油；当检测到的油水两相液位超限时，即超出最高允许液位时，自动控制油水两相入口电磁阀8关闭，而当油水两相液位低于监控位置时，油水两相入口电磁阀8会自动延时开启。

本发明的自动油水分离装置为全自动系统，整个系统分为滴降区及沉降区，对两相分离过程实现智能及高效控制。利用过滤器去除油水两相固体颗粒杂质，运用亲油疏水涂层实现油水两相的初分离，实现了分离效率的提升；运用光电感应器，检测沉降区内是否存在油水两相液体，沉降分层后水相是否澄清，油水两相相界面的位置，液位是否超限，通过对以上关键位置的监测及控制来实现阀门及自控泵的自动切换和局部系统的通断电，通过智能化检测及控制实现油水两相液体自动分离及排出。利用光电感应器的光感应特性检测关键控制位置的液体实时状态，通过光电信号的智能转换及传递，实现系统自动通断电，自动分离，油水两相液位监控及控制，油水两相电磁阀门及自控泵的自动切换及开停等工作。此全自动控制油水分离装置操作简单、过程智能，接通电源总开关后，即可实现全自动运行，极大的降低了油水分离过程中的人工成本。装置基于光电控制原理，也可用于分离不相容且具有不同光感应度的两相液体。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.光电感应式油水两相自动分离装置，其特征在于，包括：过滤器(1)、油水两相滴降区(2)、1#电磁继电器(3)、2#电磁继电器(4)、3#电磁继电器(5)、排水自控泵(6)、排水电磁阀(7)、油水两相入口电磁阀(8)、4#电磁继电器(9)、4#光电感应器(10)、油水两相分布器(11)、油水两相沉降分离区(12)、1#光电感应器(13)、2#光电感应器(14)、3#光电感应器(15)、排水管(16)、排油管(17)、排油自控泵(18)、排油电磁阀(19)、水收集器(20)、油收集器(21)、疏水亲油涂层(22)和控制器(23)；

过滤器(1)通过在油水两相管道上设置油水两相入口电磁阀(8)与油水两相容器的上端口相连通，油水两相容器由分隔板分隔为：位于左上部的油水两相滴降区(2)和位于右下部的油水两相沉降分离区(12)，油水两相滴降区(2)和油水两相沉降分离区(12)相互连通，油水两相分布器(11)和疏水亲油涂层(22)设置在油水两相滴降区(2)内，疏水亲油涂层(22)倾斜设置在油水两相分布器(11)的正下方，油水两相容器的底部设有排水口，排油口设置在与1#光电感应器(13)对应的油水两相容器的侧壁上，排水管(16)的上端与排水口连接，排水管(16)的下端与水收集器(20)连通，排水自控泵(6)和排水电磁阀(7)设置在排水管(16)上，排油管(17)的上端与排油口连接，排油管(17)的下端与油收集器(21)连通，排油自控泵(18)和排油电磁阀(19)设置在排油管(17)上；

4#光电感应器(10)、1#光电感应器(13)、2#光电感应器(14)和3#光电感应器(15)从上向下依次设置在油水两相沉降分离区(12)对应的油水两相容器的外侧面上，1#光电感应器(13)、4#光电感应器(10)分别与控制器(23)连接，1#光电感应器(13)、2#光电感应器(14)和3#光电感应器(15)分别与1#电磁继电器(3)连接，3#光电感应器(15)、排水自控泵(6)、排水电磁阀(7)、排油自控泵(18)和排油电磁阀(19)分别与2#电磁继电器(4)连接，2#光电感应器(14)、排水自控泵(6)、排水电磁阀(7)、排油自控泵(18)和排油电磁阀(19)分别与3#电磁继电器(5)连接，4#光电感应器(10)和油水两相入口电磁阀(8)分别与4#电磁继电器(9)连接，其中，1#电磁继电器(3)、2#电磁继电器(4)和4#电磁继电器(9)为单刀单掷继电器，3#电磁继电器(5)为单刀双掷继电器。

2.如权利要求1所述的光电感应式油水两相自动分离装置，其特征在于，所述油水两相分布器(11)包括入口管(11-1)、条状排液槽(11-2)和多个排液孔(11-3)，入口管(11-1)位于条状排液槽的中心处，条状排液槽(11-2)与入口管(11-1)相连通，条状排液槽(11-2)内开设有多个排液孔(11-3)，所述多个排液孔(11-3)均为塞孔，多个排液孔(11-3)的直径从两端向中间逐步缩小，所述入口管(11-1)与油水两相管道相连通。

3.如权利要求1所述的光电感应式油水两相自动分离装置，其特征在于，所述疏水亲油涂层(22)由以下步骤制备而成：S1、聚二乙烯基苯单体在引发剂作用下发生聚合反应，形成聚二乙烯基苯固体材料；S2、聚二乙烯基苯固体材料溶于丙酮溶剂中形成混合液；S3、然后将混合液涂覆在油水两相容器中油水两相滴降区(2)的金属倾斜面上，静置干燥后，即形成疏水亲油性涂层。

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