CN109867053A - 一种油田原油储罐三位一体检测预警装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及原油检测技术领域，尤其涉及一种油田原油储罐三位一体检测预警装置及检测方法，该装置包括液上压力传感器、液下压力传感器、温度传感器、模拟信号采集单元、核心处理单元、电源模块、现场显示模块、无线通讯输出模块、无线通讯接收模块、就地声光报警装置、进液电磁阀、电加热控制单元、监控主机、监控软件系统。本发明的有益效果：该检测预警装置以三位一体传感结构对储罐温度、压力及液位实时检测，实现数据的就地及远程实时显示和就地声光报警预警，数据的远程记录分析，提示装车信号，解决了现有技术中数据监测不及时、运行维护成本高、溢油安全隐患等问题，该检测方法可以降低油田原油储罐尤其偏远油井原油储罐运行维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及原油检测技术领域，尤其涉及一种油田原油储罐三位一体检测预警装置及检测方法。
背景技术
原油生产企业在我国的经济市场占有重要地位，原油储罐作为原油存储和销售的重要环节，发挥着至关重要的作用。但油田现有储罐一般地处偏远，储罐的日常管理、运行和维护大都需要人工定期巡视和监测完成，存在监测不及时、运行维护成本高等问题，传统的方法满足不了对于原油储罐监测的高精度、罐区的高安全等要求。
发明内容
为了解决现有原油储罐的数据监测不及时、准确性不高，运行维护成本高，容易产生溢油等安全隐患等问题，本发明提供一种油田原油储罐三位一体检测预警装置及检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种油田原油储罐三位一体检测预警装置，包括液上压力传感器、液下压力传感器、温度传感器、模拟信号采集单元、核心处理单元、电源模块、现场显示模块、无线输出通讯模块、无线接收通讯模块、继电器输出单元、就地声光报警装置、进液电磁阀、电加热控制单元、监控主机、监控软件系统。
作为上述技术方案的进一步描述：
液上压力传感器、液下压力传感器、温度传感器通过刚性结构件内部连接线分别连接于处于人孔盖板法兰上方的模拟信号采集单元，刚性结构件与人孔盖板法兰相连，构成三位一体传感检测单元。
作为上述技术方案的进一步描述：
核心处理单元采用嵌入式高速微处理器芯片或者PLC模块；刚性结构件可以弯曲变向。
作为上述技术方案的进一步描述：
核心处理单元通过通信线缆分别与模拟信号采集单元、继电器输出单元相连；继电器输出单元与就地声光报警装置、进液电磁阀、电加热控制单元相连接。模拟信号采集单元分别与电源模块、现场显示模块、无线输出通讯模块以及核心处理单元相连。
作为上述技术方案的进一步描述：
在于液上压力传感器位于原油储罐上方空气区检测该区域的压力P1，原油储罐上方空气区有连接通道与外界大气联通；液下压力传感器、温度传感器分别位于原油储罐底部电加热区域上方的原油储罐底部安全预置高度以上，并留有5-10cm安全预置距离。
作为上述技术方案的进一步描述：
地声光报警装置、电加热控制单元、进液电磁阀可并行控制。液上压力传感器、液下压力传感器、温度传感器检测的模拟标准信号传输至模拟信号采集单元后，通过通信线缆分别传送至现场显示模块、无线通讯输出模块以及核心处理单元进行信号转换显示、信号传输和信号处理。
一种油田原油储罐三位一体检测检测方法，所述核心处理单元根据模拟信号采集单元传送的原油储罐区最上层空气区检测该区域的压力P1及原油低液位处的压力信号P2，通过原油密度ρ，以及重力加速度g，通过P2-P1＝ρgh换算原油液位高度h，由液下压力传感器安装位置距离储罐底部距离h0，获得实际原油液位H＝h+h0，实际原油液位高度H与原油预警设置液位高度Hj进行比较，当H 大于等于Hj时，核心处理单元输出数字开关信号通过继电器输出单元实现就地声光报警装置工作，同时实现进液电磁阀的自动关断，实现原油储罐的安全保护，同时通过无线通讯输出模块、无线通讯接收模块将液位信息通过监控软件系统显示在监控主机界面上，当H大于等于Hj时同时发出装车提示信号。
作为上述检测方法的进一步描述：
所述核心处理单元根据模拟信号采集单元传送的原油储罐内温度传感器测量原油实际温度T，实际原油温度T与原油预警设置温度Ts进行比较，当T大于等于Ts+ΔT时，核心处理单元输出数字开关信号通过继电器输出单元实现电加热控制单元的自动关断；当T小于Ts-ΔT时，核心处理单元输出数字开关信号通过继电器输出单元实现电加热控制单元自动接通，从而实现原油储罐的温度的保持，同时实现节能降耗，其中ΔT在1～5℃范围内取值；所述温度、压力、液位信号可同步并行处理，就地声光报警装置、温度控制单元、进液电磁阀可并行控制，远程监控主机可同步获得数据监测信息和预警信号，延迟时间小于10ms；所述电源模块采用直流24V电源。
综上所述，由于采用了上述技术方案和检测方法，本发明的有益效果是：
1：本发明中，通过液上压力、液下压力、液下温度三位一体传感单元对原油储罐的液上压力，液下压力以及液下温度进行检测；通过模拟信号采集单元将信号输送到核心处理单元，在液位达到预警阈值时，核心处理单元输出数字开关信号通过继电器输出单元实现就地声光报警装置工作；同时实现进液电磁阀的自动关断，同时通过无线通讯输出模块、无线通讯接收模块将液位信息通过监控软件系统显示在监控主机界面上，同时发出装车提示信号。从而达到原油储罐的安全保护的目的；同时及时提示储罐装车，提高原油输送效率，节约运行成本。
2：本发明中，核心处理单元根据模拟信号采集单元传送的原油储罐内温度传感器测量原油实际温度，实际原油温度与原油预警设置温度进行比较，当原油实际温度大于等于设置温度高阈值时，核心处理单元输出数字开关信号通过继电器输出单元实现电加热控制单元的自动关断；当实际原油温度小于温度低阈值时，核心处理单元输出数字开关信号通过继电器输出单元实现电加热控制单元自动接通，从而实现原油储罐的温度的保持，保证原油储罐中原油良好的流动性，提高输送效率，通过对电加热的开关控制有效实现节能降耗。
附图说明
图1为本发明的检测装置结构组成及安装示意图；
图2为本发明的检测装置信号传输与控制原理图；
其中：1、核心处理单元；2、进液电磁阀；3、电加热控制单元；4、就地声光报警装置；5、继电器输出单元；6、现场显示模块；7、模拟信号采集单元；8、无线通讯输出模块；9、无线通讯接收模块；10、监控主机；11、监控软件系统； 12、通信线缆；13、原油储罐上方空气区域；14、人孔盖板法兰；15、液上压力传感器；16、刚性结构件；17、原油储罐罐体；18、原油储罐底部安全预置高度；19、原油储罐底部电加热区域；20、液下压力传感器；21、温度传感器；22、刚性结构件内部连接线；23、储罐人孔法兰；24、电源模块。
具体实施方式
油田现有储罐一般地处偏远；储罐的日常管理、运行和维护大都需要人工定期巡视和检测完成；存在监测不及时、运行维护成本高、溢油安全隐患等问题；传统的方法满足不了对于原油储罐监测的高精度、罐区的高安全等要求；本发明正是为解决存在的以上问题而出现的。
如图1所示；本发明包括：核心处理单元(1)；进液电磁阀(2)；电加热控制单元(3)；就地声光报警装置(4)；继电器输出单元(5)；现场显示模块(6)；模拟信号采集单元(7)；无线通讯输出模块(8)；无线通讯接收模块(9)；监控主机(10)；监控软件系统(11)；通信线缆(12)；原油储罐上方空气区域(13)；人孔盖板法兰 (14)；液上压力传感器(15)；刚性结构件(16)；原油储罐罐体(17)；液下压力传感器(20)；温度传感器(21)；刚性结构件内部连接线(22)；储罐人孔法兰(23)；电源模块(24)等。所述刚性结构件(16)通过人孔盖板法兰(14)与储罐人孔法兰(23)相连，液上压力传感器(15)、液下压力传感器(20)、温度传感器(21)通过刚性结构件(16)内部的刚性结构件内部连接线(22)分别连接于人孔盖板法兰(14)上方的模拟信号采集单元(7)构成三位一体传感检测单元。核心处理单元(1)通过通信线缆 (12)分别与模拟信号采集单元(7)、继电器输出单元(5)相连；继电器输出单元(5) 与就地声光报警装置(4)、进液电磁阀(2)、电加热控制单元(3)相连接。模拟信号采集单元(7)分别与电源模块(24)、现场显示模块(6)、无线输出通讯模块(8)以及核心处理单元(1)相连。液上压力传感器(15)位于原油储罐上方空气区(13)检测该区域的压力P1，原油储罐上方空气区(13)有连接通道与外界大气联通；液下压力传感器(20)、温度传感器(21)分别位于原油储罐底部电加热区域(19)上方的原油储罐底部安全预置高度(18)以上，并留有5-10cm安全预置距离。就地声光报警装置(4)、电加热控制单元(3)、进液电磁阀(2)可并行控制。
液上压力传感器(15)、液下压力传感器(20)、温度传感器(21)检测的模拟标准信号传输至模拟信号采集单元(7)后，通过通信线缆(12)分别传送至现场显示模块(6)、无线通讯输出模块(8)以及核心处理单元(1)进行信号转换显示、信号传输和信号处理。核心处理单元(1)根据模拟信号采集单元(7)传送的液上压力传感器 (15)在原油储罐上方空气区域(13)检测的压力P1及液下压力传感器(20)在原油低液位处检测的压力信号P2，通过原油密度ρ，以及当地重力加速度g，通过 P2-P1＝ρgh换算为原油液位高度h，由液下压力传感器(20)安装位置距离储罐底部距离h0，获得实际原油液位H＝h+h0，实际原油液位高度H与原油预警设置液位高度Hj进行比较，当H大于等于Hj时，核心处理单元(1)输出数字开关信号通过继电器输出单元(5)实现就地声光报警装置(4)工作；同时实现进液电磁阀(2)的自动关断，达到原油储罐的安全保护的目的；同时通过无线通讯输出模块(8)、无线通讯接收模块(9)将液位信息通过监控软件系统(11)显示在监控主机(10)界面上，当H大于等于Hj时同时发出装车提示信号。核心处理单元(1)根据模拟信号采集单元(7)传送的原油储罐内温度传感器(21)测量原油实际温度T，实际原油温度T与原油预警设置温度Ts进行比较，当T大于等于Ts+ΔT时，核心处理单元(1)输出数字开关信号通过继电器输出单元(5)通过电加热控制单元(3)实现电加热的自动关断；当T小于Ts-ΔT时，核心处理单元(1)输出数字开关信号通过继电器输出单元(5)实现电加热控制单元(3)的自动接通，从而实现原油储罐的温度的保持，同时实现节能降耗，其中ΔT在3～5℃范围内取值。其中温度、压力、液位信号可同步并行采集处理，远程监控主机(10)可同步获得数据监测信息和预警信号，延迟时间小于10ms，所述电源模块(24)采用直流24V电源。。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种油田原油储罐三位一体检测预警装置，其特征在于：该装置包括核心处理单元(1)；进液电磁阀(2)；电加热控制单元(3)；就地声光报警装置(4)；继电器输出单元(5)；现场显示模块(6)；模拟信号采集单元(7)；无线通讯输出模块(8)；无线通讯接收模块(9)；监控主机(10)；监控软件系统(11)；通信线缆(12)；原油储罐上方空气区域(13)；人孔盖板法兰(14)；液上压力传感器(15)；刚性结构件(16)；原油储罐罐体(17)；液下压力传感器(20)；温度传感器(21)；刚性结构件内部连接线(22)；储罐人孔法兰(23)；电源模块(24)。
2.根据权利要求1所述的一种油田原油储罐三位一体检测预警装置，其特征在于：刚性结构件(16)通过人孔盖板法兰(14)与储罐人孔法兰(23)相连，液上压力传感器(15)、液下压力传感器(20)、温度传感器(21)通过刚性结构件(16)内部的刚性结构件内部连接线(22)分别连接于人孔盖板法兰(14)上方的模拟信号采集单元(7)构成三位一体传感检测单元。
3.根据权利要求1所述的一种油田原油储罐三位一体检测预警装置，其特征在于核心处理单元(1)采用嵌入式高速微处理器芯片或者PLC模块；刚性结构件(16)可以弯曲变向。
4.根据权利要求1所述一种油田原油储罐三位一体检测预警装置，其特征在于核心处理单元(1)通过通信线缆(12)分别与模拟信号采集单元(7)、继电器输出单元(5)相连；继电器输出单元(5)与就地声光报警装置(4)、进液电磁阀(2)、电加热控制单元(3)相连接。模拟信号采集单元(7)分别与电源模块(24)、现场显示模块(6)、无线输出通讯模块(8)以及核心处理单元(1)相连。
5.根据权利要求1所述一种油田原油储罐三位一体检测预警装置，其特征在于液上压力传感器(15)位于原油储罐上方空气区(13)检测该区域的压力P1，原油储罐上方空气区(13)有连接通道与外界大气联通；液下压力传感器(20)、温度传感器(21)分别位于原油储罐底部电加热区域(19)上方的原油储罐底部安全预置高度(18)以上，并留有5-10cm安全预置距离。
6.根据权利要求4所述的一种油田原油储罐三位一体检测装置，其特征在于就地声光报警装置(4)、电加热控制单元(3)、进液电磁阀(2)可并行控制。
7.一种油田原油储罐三位一体检测方法，其特征在于液上压力传感器(15)、液下压力传感器(20)、温度传感器(21)检测的模拟标准信号传输至模拟信号采集单元(7)后，通过通信线缆(12)分别传送至现场显示模块(6)、无线通讯输出模块(8)以及核心处理单元(1)进行信号转换显示、信号传输和信号处理。
8.根据权利要求7所述一种油田原油储罐三位一体检测方法，其特征在于核心处理单元(1)根据模拟信号采集单元(7)传送的液上压力传感器(15)在原油储罐上方空气区域(13)检测的压力P1及液下压力传感器(20)在原油低液位处检测的压力信号P2，通过原油密度ρ，以及当地重力加速度g，通过P2-P1＝ρgh换算为原油液位高度h，由液下压力传感器(20)安装位置距离储罐底部距离h0，获得实际原油液位H＝h+h0，实际原油液位高度H与原油预警设置液位高度Hj进行比较，当H大于等于Hj时，核心处理单元(1)输出数字开关信号通过继电器输出单元(5)实现就地声光报警装置(4)工作；同时实现进液电磁阀(2)的自动关断，达到原油储罐的安全保护的目的；同时通过无线通讯输出模块(8)、无线通讯接收模块(9)将液位信息通过监控软件系统(11)显示在监控主机(10)界面上，当H大于等于Hj时，同时发出装车提示信号。
9.根据权利要求7所述一种油田原油储罐三位一体检测方法，其特征在于核心处理单元(1)根据模拟信号采集单元(7)传送的原油储罐内温度传感器(21)测量原油实际温度T，实际原油温度T与原油预警设置温度Ts进行比较，当T大于等于Ts+ΔT时，核心处理单元(1)输出数字开关信号通过继电器输出单元(5)通过电加热控制单元(3)实现电加热的自动关断；当T小于Ts-ΔT时，核心处理单元(1)输出数字开关信号通过继电器输出单元(5)实现电加热控制单元(3)的自动接通，从而实现原油储罐的温度的保持，同时实现节能降耗，其中ΔT在3～5℃范围内取值。
10.根据权利要求7所述一种油田原油储罐三位一体检测方法，其特征在于温度、压力、液位信号可同步并行采集处理，远程监控主机(10)可同步获得数据监测信息和预警信号，延迟时间小于10ms。
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