CN110451111A - 用于储罐加热的系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于储罐加热的系统及其方法，属于原油储运技术领域。所述系统包括：控制器、分别与控制器电连接的加热器、电磁液位计、处理器；加热器设置在储罐内用于加热储罐内原油；电磁液位计设置在储罐内用于获取储罐实际液位信息，并通过控制器传输至处理器；处理器用于当储罐实际液位达到预设液位时，通过控制器启动加热器加热；控制器还用于采集加热器加热电压信息、加热电流信息，并传输至处理器；处理器还用于对原油经加热器加热后最终预设温度信息进行处理，并根据加热电压信息、加热电流信息、最终预设温度信息，确定加热器加热时间，且待加热时间后，通过控制器停止加热器加热。本发明不仅可减少劳动强度，而且也可避免电能浪费。

Description

用于储罐加热的系统及其方法
技术领域
本发明涉及原油储运技术领域，特别涉及一种用于储罐加热的系统及其方法。
背景技术
在采油厂建设过程中，因部分的井位、环境等因素，无法进行输油管线建设，需要在井场安装储罐，并利用油罐车进行非管道油气输送。由于储罐内的原油含有沥青等粘稠物质，在运输前，需对储罐进行加热，以提高原油的流动性，有利于原油的运输。因此。提供一种用于储罐加热的系统是十分必须的。
现有技术提供了一种用于储罐加热的系统，该系统包括：电源、与电源电连接的加热器；电源上设置有用于控制加热器加热的开关；加热器用于安装在储罐内，以加热储罐内的原油。应用时，操作人员先爬上储罐顶部，测量储罐的液位，若储罐的液位到达预设值(例如2m)，打开电源上的开关，使加热器开始加热储罐内的原油。待加热预设时间后(例如16小时)，操作人员关闭电源上的开关利用油罐车输运。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的用于储罐加热的系统，不仅加热时间不能准确调控，增大电能消耗，而且不利于操作。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于储罐加热的系统及其方法，可以解决上述问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种用于储罐加热的系统，所述系统包括：控制器、分别与所述控制器电连接的加热器、电磁液位计、处理器；
所述加热器设置在储罐内，用于加热所述储罐内的原油；
所述电磁液位计设置在储罐内，用于获取所述储罐的实际液位信息，并通过所述控制器传输至所述处理器；
所述处理器，用于当所述储罐的实际液位达到预设液位时，通过所述控制器启动所述加热器加热；
所述控制器，还用于采集所述加热器的加热电压信息、加热电流信息，并传输至所述处理器；
所述处理器，还用于对所述原油经所述加热器加热后的最终预设温度信息进行处理，并根据所述加热电压信息、所述加热电流信息、所述最终预设温度信息，确定所述加热器的加热时间，且待所述加热时间后，通过所述控制器停止所述加热器加热。
在一种可能的设计中，所述电磁液位计与所述储罐法兰连接。
在一种可能的设计中，所述电磁液位计为导波雷达液位计。
在一种可能的设计中，所述控制器包括：采集模块、供电模块、与所述供电模块电连接的电量检测模块；
所述供电模块分别与所述处理器、所述加热器电连接，用于向所述加热器提供电能，以使所述加热器加热所述原油；
所述采集模块分别与所述电磁液位计、所述处理器电连接，用于采集所述实际液位信息，并传输至所述处理器；
所述电量检测模块与所述采集模块电连接，用于获取所述加热电流信息、加热电压信息，并通过所述采集模块传输至所述处理器。
在一种可能的设计中，所述加热器包括多个电热棒；
所述电热棒与所述控制器电连接；
多个所述加热棒安装在所述储罐的底壁和/或内侧壁上。
另一方面，提供了一种利用上述所述的系统进行储罐加热的方法，所述方法包括：
通过电磁液位计实时获取储罐的实际液位信息，并通过控制器将所述实际液位信息传输至处理器；
通过所述处理器获取由所述控制器传输的实际液位信息，且当所述储罐的实际液位到达预设液位时，通过所述控制器启动加热器对所述储罐内的原油加热；
通过所述控制器采集所述加热器的加热电压信息、加热电压信息，并将所述加热电压信息、所述加热电流信息传输至所述处理器；
向所述处理器中输入所述原油经所述加热器加热后的最终预设温度信息，并根据所述加热电压信息、所述加热电流信息、所述最终预设温度信息，利用所述处理器确定所述加热器的加热时间；
待所述加热时间后，利用所述处理器使所述控制器控制所述加热器停止加热。
在一种可能的设计中，所述预设液位为1.5m～2.5m。
在一种可能的设计中，所述原油经所述加热器加热后的最终预设温度为55℃～65℃。
在一种可能的设计中，所述加热时间通过如下计算公式得到：
式中：
t—所述加热器的加热时间，s；
c—所述储罐内的原油比热容，J/(kg·℃)；
m—所述储罐内的原油质量，kg；
△T—所述储罐内的原油在加热前、后的温度差，℃；
U—所述加热器的加热电压，V；
I—所述加热器的加热电流，A。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的用于储罐加热的系统，通过电磁液位计获取储罐的实际液位信息，并将实际液位信息传输至处理器，使得处理器基于储罐的实际液位信息来控制是否启动加热器加热，这减少了劳动强度与作业时间；另外，通过控制器采集加热器的加热电压信息、加热电流信息，并加上处理器对原油经加热器加热后的最终预设温度进行处理，使得处理器根据加热电压信息、加热电流信息、最终预设温度信息，来确定加热器的加热时间，进而待加热时间后，通过控制器停止加热器加热，这不仅可减少加热时间，而且也可避免电能的浪费。综上，本发明实施例提供的用于储罐加热的系统，不仅可减少劳动强度、作业时间，而且也可减少加热时间，以及可避免电能的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于储罐加热的系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的控制器的结构示意图。
其中，附图中的各个标号说明如下：
1-控制器；
101-采集模块；
102-供电模块；
103-电量检测模块；
104-外壳；
2-加热器；
3-电磁液位计；
4-处理器；
A-储罐。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种用于储罐A加热的系统，如附图1所示，该系统包括：控制器1、分别与控制器1电连接的加热器2、电磁液位计3、处理器4；加热器2设置在储罐A内，用于加热储罐A内的原油；电磁液位计3设置在储罐A内，用于获取储罐A的实际液位信息，并通过控制器1传输至处理器4；处理器4，用于当储罐A的实际液位达到预设液位时，通过控制器1启动加热器2加热；控制器1，还用于采集加热器2的加热电压信息、加热电流信息，并传输至处理器4；处理器4，还用于对原油经加热器2加热后的最终预设温度信息进行处理，并根据加热电压信息、加热电流信息、最终预设温度信息，确定加热器2的加热时间，且待加热时间后，通过控制器1停止加热器2加热。
下面就本发明实施例提供的用于储罐A加热的系统的工作原理给予描述：
应用时，先将电磁液位计3、加热器2安装在储罐A内。利用电磁液位计3，获取储罐A的实际液位信息，并将实际液位信息通过控制器1传输至处理器4。利用处理器4接收由控制器1传输的实际液位信息，且当储罐A的实际液位达到预设液位时，处理器4通过控制器1启动加热器2加热，使加热器2对储罐A内的原油进行加热。在加热器2加热原油过程中，利用控制器1采集加热器2的加热电压信息、加热电流信息，并将加热电压信息、加热电流信息传输至处理器4。利用处理器4接收由控制器1传输的加热电压信息、加热电流信息，并向处理器4中输入原油经加热器2加热后的最终预设温度，然后，处理器4根据加热电压信息、加热电流信息、最终预设温度，确定加热器2的加热时间，并待加热时间后，通过控制器1停止加热器2加热。
可见，本发明实施例提供的用于储罐加热的系统，通过电磁液位计3获取储罐A的实际液位信息，并将实际液位信息传输至处理器4，使得处理器4基于储罐A的实际液位信息来控制是否启动加热器2加热，这减少了劳动强度与作业时间；另外，通过控制器1采集加热器2的加热电压信息、加热电流信息，并加上处理器4对原油经加热器2加热后的最终预设温度进行处理，使得处理器4根据加热电压信息、加热电流信息、最终预设温度信息，来确定加热器2的加热时间，进而待加热时间后，通过控制器1停止加热器2加热，这不仅可减少加热时间，而且也可避免电能的浪费。
综上，本发明实施例提供的用于储罐加热的系统，不仅可减少劳动强度、作业时间，而且也可减少加热时间，以及可避免电能的浪费。
本发明实施例中，电磁液位计3为导波雷达液位计。该类电磁液位计3不仅可获取储罐A的实际液位信息，也可同时获取储罐A内的原油温度信息，且可将实际液位信息、原油温度信息通过控制器1输送至处理器4。
通过如上设置，便于准确获取原油在通过加热器2加热前的温度，使得储罐A内的原油在经加热器2加热预设时间后，其温度与最终预设温度相同，有利于原油的运输。虽然原油在加热器2加热前的温度可通过井口温度计获取，但是原油在输送至储罐A内的过程中，会向外界传递一定的热量，造成一定的温降，会导致原油在经加热器2加热预设之间后，其温度小于最终预设温度，不利于原油的运输。
上述导波雷达液位计是一种液位测量仪表，其工作过程为：导波雷达液位计的脉冲发射装置发射电磁脉冲，该电磁脉冲以光速沿导波雷达液位计的钢缆或探棒传播，当遇到被测介质表面时，部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，由于脉冲发射装置与被测介质表面的距离与脉冲的传播时间成正比，经计算可得出液位高度。
其中，为了便于更换电磁液位计3，电磁液位计3与储罐A法兰连接。具体地，在电磁液位计3的测杆、储罐A的顶口设置相适配的法兰。
另外，为了保证储罐A在加热过程中的安全性能，上述导波雷达液位计可为防爆型导波雷达液位计。其中，该类导波雷达液位计为本领域所熟知的，可通过购买的方式获取，举例来说，例如通过北京耐特思泰测控仪器技术有限公司公司购买型号为DR7100的导波雷达液位计。
用于启动和停止加热器2加热以及采集实际液位信息、加热电流信息、加热电压信息的控制器1可设置成多种结构，在基于结构简单的前提下，如附图2所示，控制器1包括：采集模块101、供电模块102、与供电模块102电连接的电量检测模块103；供电模块102分别与处理器4、加热器2电连接，用于向加热器2提供电能，以使加热器2加热原油；采集模块101分别与电磁液位计3、处理器4电连接，用于采集实际液位信息，并传输至处理器4；电量检测模块103与采集模块101电连接，用于获取加热电流信息、加热电压信息，并通过采集模块101传输至处理器4。
应用时，利用电磁液位计3，获取储罐A的实际液位信息，并将实际液位信息通过采集模块101传输至处理器4。利用处理器4接收由采集模块101传输的实际液位信息，且当储罐A的实际液位达到预设液位时，处理器4通过供电模块102启动加热器2加热，使加热器2对储罐A内的原油进行加热。在加热器2加热原油过程中，利用电量检测模块103获取加热器2的加热电流信息、加热电压信息，并通过采集模块101将加热电压信息、加热电流信息传输至处理器4。利用处理器4接收由控制器1传输的加热电压信息、加热电流信息，并向处理器4中输入原油经加热器2加热后的最终预设温度，然后，处理器4根据加热电压信息、加热电流信息、最终预设温度，确定加热器2的加热时间，并待加热时间后，通过供电模块102停止加热器2加热。
其中，采集模块101可为传感器；供电模块102可为设置有开关的电源，则处理器4可通过调节该开关的开闭，来控制供电模块102是否向加热器2提供电能；电量检测模块103可为电量变送器，该类电量检测模块103可通过购买的方式获取，举例来说，通过北京必创科技股份有限公司购买型号为EP702的电量变送器。
上述采集模块101、供电模块102、电量检测模块103可集成在外壳104内，有利于保护采集模块101、供电模块102、电量检测模块103。
为了提高对储罐A内的原油加热的均匀度，本发明实施例中，加热器2包括多个电热棒；电热棒与控制器1电连接；多个加热棒安装在储罐A的底壁和/或内侧壁上。
可以理解的是，基于上述结构的控制器1，上述多个加热棒均与控制器1的供电模块102电连接。
本发明实施例中，处理器4可为安装有非管输油气生产全过程全时段管控系统平台的计算机。其中，该管控平台为可通过网页操作的软件系统，结合现场设备，对原油运输流程进行实时监控、远程控制，并自动生成报表，进行历史数据查询、拉油罐车调派、装卸油痕迹全程追溯、大数据分析优化等操作。
另外，本发明实施例所涉及的电连接指的是线缆连接。
第二方面，本发明实施例还提供了一种利用上述所述的系统进行储罐加热的方法，该方法包括：
步骤1、通过电磁液位计3实时获取储罐A的实际液位信息，并通过控制器1将实际液位信息传输至处理器4。
步骤2、通过处理器4获取由控制器1传输的实际液位信息，且当储罐A的实际液位到达预设液位时，通过控制器1启动加热器2对储罐A内的原油加热。
步骤3、通过控制器1采集加热器2的加热电压信息、加热电压信息，并将加热电压信息、加热电流信息传输至处理器4。
步骤4、向所述处理器4中输入原油经加热器2加热后的最终预设温度信息，并根据加热电压信息、加热电流信息、最终预设温度信息，利用处理器4确定加热器2的加热时间。
步骤5、待加热时间后，利用处理器4使控制器1控制加热器2停止加热。
需要说明的是，在步骤2中，若储罐A的实际液位未到达预设液位，继续向储罐A内注入原油，直至储罐A内的实际液位到达预设液位，再利用处理器4启动加热器2。
其中，在步骤2中的预设液位为1.5m～2.5m，举例来说，可设置为1.5m、2m、2.5m等。通过如此设置，即可对储罐A内的原油进行有效加热，还可保证对储罐A内原油的运输效率。
在步骤3中的原油经加热器2加热后的最终预设温度为55℃～65℃，举例来说，可设置为55℃、60℃、65℃等。通过如此设置，即可保证储罐A内的原油的流动性，也可避免电能的浪费。
在步骤4中的加热时间通过如下公式计算得到：
式中：
t—加热器2的加热时间，s；
c—储罐A内的原油比热容，J/(kg·℃)；
m—储罐A内的原油质量，kg；
△T—储罐A内的原油在加热前、后的温度差，℃；
U—加热器2的加热电压，V；
I—加热器2的加热电流，A。
其中，储罐A内的原油质量可通过如下计算公式获得：
式中：
ρ—储罐A内原油的密度，kg/m3；
h—电磁液位计3上的读数，m；
H—储罐A的高度，m；
Vc—储罐A的容积，m3。
需要说明的是，上述所提供的计算储罐A内的原油质量的公式适用于形状规则的储罐A，例如桶状的储罐A。
下面以参数相同的原油、储罐A为例，分别就现有技术与本发明实施例所提供的方法给予描述：
其中，储罐A的容积为48m3，原油加热前的温度为30℃。
现有技术的流程为：下午15点操作人员凭经验判断储罐A液位即将达到2m，待操作人员爬上储罐A确认后，人工启动加热棒开关，开始加热。同时，汇报调度，并于第二天上午9点派拉油罐车来拉油。则截止到第二天上午9点加热所耗时间为16小时。
而本发明实施例的流程为：下午15点，储罐A的实际液位达到2m，此时，处理器4通过控制器1启动加热器2进行加热，处理器4计算出将原油加热到60℃的时间为2小时，即下午17点停止加热。若拉油罐车到达拉油点的行驶时间为1小时，调度提前安排拉油罐车下午16点出发，最终，拉油罐车于下午17点到达拉油点进行拉油。
可见，与现有技术相比，本发明实施例提供的方法，对储罐A内原油的加热时间减少了15小时，节省了电能的消耗。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于储罐加热的系统，其特征在于，所述系统包括：控制器(1)、分别与所述控制器(1)电连接的加热器(2)、电磁液位计(3)、处理器(4)；
所述加热器(2)设置在储罐(A)内，用于加热所述储罐(A)内的原油；
所述电磁液位计(3)设置在储罐(A)内，用于获取所述储罐(A)的实际液位信息，并通过所述控制器(1)传输至所述处理器(4)；
所述处理器(4)，用于当所述储罐(A)的实际液位达到预设液位时，通过所述控制器(1)启动所述加热器(2)加热；
所述控制器(1)，还用于采集所述加热器(2)的加热电压信息、加热电流信息，并传输至所述处理器(4)；
所述处理器(4)，还用于对所述原油经所述加热器(2)加热后的最终预设温度信息进行处理，并根据所述加热电压信息、所述加热电流信息、所述最终预设温度信息，确定所述加热器(2)的加热时间，且待所述加热时间后，通过所述控制器(1)停止所述加热器(2)加热。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电磁液位计(3)与所述储罐(A)法兰连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电磁液位计(3)为导波雷达液位计。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器(1)包括：采集模块(101)、供电模块(102)、与所述供电模块(102)电连接的电量检测模块(103)；
所述供电模块(102)分别与所述处理器(4)、所述加热器(2)电连接，用于向所述加热器(2)提供电能，以使所述加热器(2)加热所述原油；
所述采集模块(101)分别与所述电磁液位计(3)、所述处理器(4)电连接，用于采集所述实际液位信息，并传输至所述处理器(4)；
所述电量检测模块(103)与所述采集模块(101)电连接，用于获取所述加热电流信息、加热电压信息，并通过所述采集模块(101)传输至所述处理器(4)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热器(2)包括多个电热棒；
所述电热棒与所述控制器(1)电连接；
多个所述加热棒安装在所述储罐(A)的底壁和/或内侧壁上。
6.利用权利要求1～5任一项所述的系统进行储罐加热的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过电磁液位计(3)实时获取储罐(A)的实际液位信息，并通过控制器(1)将所述实际液位信息传输至处理器(4)；
通过所述处理器(4)获取由所述控制器(1)传输的实际液位信息，且当所述储罐(A)的实际液位到达预设液位时，通过所述控制器(1)启动加热器(2)对所述储罐(A)内的原油加热；
通过所述控制器(1)采集所述加热器(2)的加热电压信息、加热电压信息，并将所述加热电压信息、所述加热电流信息传输至所述处理器(4)；
向所述处理器(4)中输入所述原油经所述加热器(2)加热后的最终预设温度信息，并根据所述加热电压信息、所述加热电流信息、所述最终预设温度信息，利用所述处理器(4)确定所述加热器(2)的加热时间；
待所述加热时间后，利用所述处理器(4)使所述控制器(1)控制所述加热器(2)停止加热。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设液位为1.5m～2.5m。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原油经所述加热器(2)加热后的最终预设温度为55℃～65℃。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加热时间通过如下计算公式得到：
式中：
t—所述加热器(2)的加热时间，s；
c—所述储罐(A)内的原油比热容，J/(kg·℃)；
m—所述储罐(A)内的原油质量，kg；
△T—所述储罐(A)内的原油在加热前、后的温度差，℃；
U—所述加热器(2)的加热电压，V；
I—所述加热器(2)的加热电流，A。
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