CN113123768A - 水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法，该水罐上水自动控制及振荡防冻装置包括PLC控制系统、电动调节阀、电子液位计和控制电路，该电子液位计连接于该PLC控制系统，测量水罐液位，并将测量的液位信号传输给该PLC控制系统，该控制电路连接在PLC控制信号与该电动调节阀之间，将该PLC控制系统发出的控制该电动调节阀工作状态的阀门开度信号传输给该电动调节阀，该电动调节阀执行接收到的阀门开度信号，打开一定的阀门开度。该水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法适用于水罐上水的自动控制及需要冬季地面管线防冻的场合，具有控制准确、防冻效果好，易于搬迁运输，自动化程度高，易于操作等诸多优势。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法。
背景技术
稠油热采是一种成熟的油田采油工艺，其中油田注汽锅炉是稠油热采的关键设备，注汽锅炉往往配套一系列附属设施用于保证注汽锅炉的连续生产。活动注汽锅炉由于需要经常搬迁到不同的井场注汽，供水管线势必要从地面铺设可拆卸管线连接到固定水网。这样该段管线无法用深埋地下保温。
水罐作为注汽锅炉用水的储存罐，必须时刻保证在一个合理的液位以保证生产的连续。以往水罐的上水液位控制主要利用液位计和手动阀人工控制。冬季生产为了供水管线不因上冻导致管线全部结冰使供水中断，采用中间使用消防用水龙带这样软性管线，人工巡检时用脚踩感受是否有冰碴的方式感性判断，如果发现有冰就将水管线断开将冰冲出后再连接恢复正常使用。主要存在以下难题：
一、人工巡检受巡检强度限制，特殊情况下无法及时发现水量变动导致的水罐液位高低的快速变动，会导致水从水罐流出或者水罐液位较低的情况。
二、冬季使用过程中，因只能被动发现水管线内结冰后再进行后续处理，导致大量水资源被浪费。
三、职工巡检强度大，发现管线冻后处理步骤劳动强度大。
在申请号：200920262922.4的中国专利申请中，公开了一种管路低温防冻控制器,该控制器包括:主控单元,用于接收数据、处理所接收的数据、发送控制信息；整流滤波单元,对输入的电源进行整流及滤波,并为其它电路提供稳定的电源；控制单元,用于接收主控单元所发出的控制信号,并控制管路中的加热元件或回水泵工作；其中,主控单元与整流滤波电路单元及控制单元电气连接。该专利主要用于解决管道系统的加热元件原来控制简单的问题，提供一种控制器，其仍需要加热元件来提供能量，需要管道系统本身具有加热元件，适用范围受限。
在申请号：201210114907.1的中国专利申请中，公开了一种露天管道电涡流防冻系统，包括有：直流电源(1)；通断控制开关(2)；谐振电路(3)；功率晶闸管(4)；感应加热线圈(5)；导磁管壁(6)；防水保温层(7)；液体温度传感检测电路(8)；所述的感应加热线圈(5)为密绕的铜质线圈，该线圈在涂装防水层后固定于呈圆筒形的导磁管壁(6)的侧壁上；所述的导磁管壁(6)在固定好防水保温层(7)后，正向对着液体流动方向；所述的温度传感检测电路(7)由适合水下作业的高精度水温传感器、A/D转换电路及单片构成，当水温低于开始温度时，单片机发出指令使智能通断开关(2)闭合，振荡电路(3)开始工作，所发出的交变电磁场在涡流加热体(6)上感生出涡流对周围水体进行加热；当水温等于结束温度时，单片机发出指令使智能通断开关(2)打开，振荡电路(3)停止工作；所述的谐振电路(3)在通断控制开关(2)闭合后，两路对称的电路同时向功率晶闸管(4)的基极馈电，由于反并联的快速回复二极管D1与D2的作用，功率晶闸管(4)的集电极所在电路实现交替导通，输出正弦波的全波形。该专利需要导磁管壁这一必要条件，如果管道(管网)本身为铁质材料，可以以管道(管网)壁为导磁管壁，如果管道本身不是铁质材料，需要加装呈圆筒形高导磁体，其上密绕感应加热线圈作为导磁管壁，这样就大大增加了投资成本，降低了使用范围。
为此我们发明了一种新的水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于水罐上水的自动控制及需要冬季地面管线防冻的场合的水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：水罐上水自动控制及振荡防冻装置，该水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法包括PLC控制系统、电动调节阀、电子液位计和控制电路，该电子液位计连接于该PLC控制系统，测量水罐液位，并将测量的液位信号传输给该PLC控制系统，该控制电路连接在PLC控制信号与该电动调节阀之间，将该PLC控制系统发出的控制该电动调节阀工作状态的阀门开度信号传输给该电动调节阀，该电动调节阀执行接收到的阀门开度信号，打开一定的阀门开度。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
该水罐上水自动控制及振荡防冻装置还包括管道增压泵，该管道增压泵安装在活动可拆卸管线与固定供水管网接头处，为整个管道提供稳定的水流压力。
该电子液位计安装在水罐上。
该电动调节阀安装在水罐入口位置。
在水罐自动上水时，该PLC控制系统将液位信号与预先设定的值进行对比，并根据比较结果，将一定的阀门开度信号通过该控制电路发送至该电动调节阀。
预先设定的值为低液位A,、低液位B、中液位C、高液位D、高液位E，当液位信号小于低液位A，该PLC控制系统发送100％阀门开度信号；当液位信号大于低液位A而小于低液位B时，该PLC控制系统发送90％阀门开度信号；当液位信号大于低液位B而小于中液位C，该PLC控制系统发送75％阀门开度信号；当液位信号大于中液位C而小于高液位D，该PLC控制系统发送50％阀门开度信号；当液位信号大于高液位D而小于高液位E，该PLC控制系统发送30％阀门开度信号；当液位信号大于高液位E，该PLC控制系统发送0％阀门开度信号。
在需要进行振荡防冻时，该PLC控制系统以一定的时间间隔，以近似方波的方式给该电动调节阀发送全开、半开、全关这些阀门开度信号，使管线内的水流呈现出振荡波的流动。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：水罐上水自动控制方法，该水罐上水自动控制方法采用了水罐上水自动控制及振荡防冻装置，包括：步骤1，电子液位计实时检测水罐液位，并将液位信号传送至PLC控制系统；步骤2，PLC控制系统将液位信号与预先设定的值进行对比；步骤3，PLC控制系统根据比较结果，将一定的阀门开度信号通过控制电路发送至电动调节阀。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤2中，预先设定的值为低液位A,、低液位B、中液位C、高液位D、高液位E。
在步骤3中，当液位信号小于低液位A，PLC控制系统发送100％阀门开度信号；当液位信号大于低液位A而小于低液位B时，PLC控制系统发送90％阀门开度信号；当液位信号大于低液位B而小于中液位C，PLC控制系统发送75％阀门开度信号；当液位信号大于中液位C而小于高液位D，PLC控制系统发送50％阀门开度信号；当液位信号大于高液位D而小于高液位E，PLC控制系统发送30％阀门开度信号；当液位信号大于高液位E，PLC控制系统发送0％阀门开度信号。
该水罐上水自动控制方法还包括，在步骤3之后，重复步骤1至步骤3，进行水罐自动上水控制，并保证水罐液位在一定范围内合理波动。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：水罐振荡防冻控制方法，该水罐振荡防冻控制方法采用了水罐上水自动控制及振荡防冻装置，包括：PLC控制系统以一定的时间间隔，以近似方波的方式给电动调节阀发送全开、半开、全关这些阀门开度信号，使管线内的水流呈现出振荡波的流动。
本发明中的水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法，适用于水罐上水的自动控制及需要冬季地面管线防冻的场合，具有控制准确、防冻效果好，易于搬迁运输，自动化程度高，易于操作等诸多优势。可普遍推广应用于需要对储罐液位自动控制及冬季地面管线防冻的场合。本发明有利于提升水罐上水过程的便利性，具有显著的实用性。
附图说明
图1为本发明的水罐上水自动控制及振荡防冻装置的一具体实施例的结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的水罐上水自动控制及振荡防冻装置的结构图。该水罐上水自动控制及振荡防冻装置包括PLC控制系统1、电动调节阀2、电子液位计3、管道增压泵4、控制电路5、信号线路6。
其中控制电路5连接PLC控制系统1与电动调节阀2，用于将PLC控制系统1发出的用于控制电动调节阀2工作状态的信号(4mA～20Ma或0V～20V或视使用的电动调节阀2的控制信号要求而定)送至电动调节阀2；
其中信号线路6连接液位计3与PLC控制系统1，用于将液位计3测量的液位信号送至PLC控制系统1；
其中电子液位计3安装在水罐上，用于测量水罐液位，通过信号线路6与PLC控制系统1连接，将水罐液位信号送至PLC控制系统1；
其中电动调节阀2安装在水罐入口位置，执行控制信号打开一定的阀门开度。其通过控制电路5与PLC控制系统1连接，PLC控制系统1将阀门开度信号通过控制电路输送至电动调节阀2.
其中管道增压泵4安装在该段活动可拆卸管线与固定供水管网接头处(视供水压力而定),起到为整个管道提供稳定的水流压力的作用。
本发明中的水罐上水装置进行自动化上水控制及振荡防冻方法，包括：
自动上水控制：
在步骤101，活动注汽站搬迁就位，水罐吊装到位，装置安装调试后，流程进入到步骤102。
在步骤102，需要给水罐蓄水时启动本装置。流程进入到步骤103。
在步骤103，电子液位计3实时检测水罐液位。并将液位信号通过信号线路6送至PLC控制系统1，流程进入到步骤104。
在步骤104，在PLC控制系统1内部，将液位信号与预先设定的值进行对比，预先设定值可以由操作人员设定。比如本例设定位低液位A,、低液位B、中液位C、高液位D、高液位E。流程进入到步骤105。
在步骤105，在PLC控制系统1内部，根据比较结果，发送一定的阀门开度信号通过控制电路5送至电动调节阀2。本例中如果液位信号小于低液位A，则PLC控制系统1发送100％阀门开度信号；如果液位信号大于低液位A而小于低液位B，则PLC控制系统1发送90％阀门开度信号；如果液位信号大于低液位B而小于中液位C，则PLC控制系统1发送75％阀门开度信号；如果液位信号大于中液位C而小于高液位D，则PLC控制系统1发送50％阀门开度信号；如果液位信号大于高液位D而小于高液位E，则PLC控制系统1发送30％阀门开度信号；如果液位信号大于高液位E，则PLC控制系统1发送0％阀门开度信号。流程进入到步骤106。
在步骤106，重复步骤103至步骤105，实现水罐自动上水控制，并保证水罐液位在一定范围内合理波动。
振荡防冻控制；
进入冬季生产，操作人员可以根据气温情况(如气温小于0摄氏度时)按动PLC控制系统1上的“振荡防冻功能”按钮。振荡防冻功能开启后，PLC控制系统1会系统内预先设定的程序，根据时间间隔，以近似方波的方式给电动调节阀2全开、半开、全关等开度信号，使管线内的水流呈现出振荡波的流动，降低结冰发生的几率。
本发明的水罐上水自动控制及振荡防冻装置及方法，适用于水罐上水的自动控制及需要冬季地面管线防冻的场合，具有控制准确、防冻效果好，易于搬迁运输，自动化程度高，易于操作等诸多优势。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.水罐上水自动控制及振荡防冻装置，其特征在于，该水罐上水自动控制及振荡防冻装置包括PLC控制系统、电动调节阀、电子液位计和控制电路，该电子液位计连接于该PLC控制系统，测量水罐液位，并将测量的液位信号传输给该PLC控制系统，该控制电路连接在PLC控制信号与该电动调节阀之间，将该PLC控制系统发出的控制该电动调节阀工作状态的阀门开度信号传输给该电动调节阀，该电动调节阀执行接收到的阀门开度信号，打开一定的阀门开度。
2.根据权利要求1所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，其特征在于，该水罐上水自动控制及振荡防冻装置还包括管道增压泵，该管道增压泵安装在活动可拆卸管线与固定供水管网接头处，为整个管道提供稳定的水流压力。
3.根据权利要求1所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，其特征在于，该电子液位计安装在水罐上。
4.根据权利要求1所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，其特征在于，该电动调节阀安装在水罐入口位置。
5.根据权利要求1所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，其特征在于，在水罐自动上水时，该PLC控制系统将液位信号与预先设定的值进行对比，并根据比较结果，将一定的阀门开度信号通过该控制电路发送至该电动调节阀。
6.根据权利要求5所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，其特征在于，预先设定的值为低液位A,、低液位B、中液位C、高液位D、高液位E，当液位信号小于低液位A，该PLC控制系统发送100％阀门开度信号；当液位信号大于低液位A而小于低液位B时，该PLC控制系统发送90％阀门开度信号；当液位信号大于低液位B而小于中液位C，该PLC控制系统发送75％阀门开度信号；当液位信号大于中液位C而小于高液位D，该PLC控制系统发送50％阀门开度信号；当液位信号大于高液位D而小于高液位E，该PLC控制系统发送30％阀门开度信号；当液位信号大于高液位E，该PLC控制系统发送0％阀门开度信号。
7.根据权利要求1所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，其特征在于，在需要进行振荡防冻时，该PLC控制系统以一定的时间间隔，以近似方波的方式给该电动调节阀发送全开、半开、全关这些阀门开度信号，使管线内的水流呈现出振荡波的流动。
8.水罐上水自动控制方法，其特征在于，该水罐上水自动控制方法采用了权利要求1所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，包括：
步骤1，电子液位计实时检测水罐液位，并将液位信号传送至PLC控制系统；
步骤2，PLC控制系统将液位信号与预先设定的值进行对比；
步骤3，PLC控制系统根据比较结果，将一定的阀门开度信号通过控制电路发送至电动调节阀。
9.根据权利要求8所述的水罐上水自动控制方法，其特征在于，在步骤2中，预先设定的值为低液位A,、低液位B、中液位C、高液位D、高液位E。
10.根据权利要求9所述的水罐上水自动控制方法，其特征在于，在步骤3中，当液位信号小于低液位A，PLC控制系统发送100％阀门开度信号；当液位信号大于低液位A而小于低液位B时，PLC控制系统发送90％阀门开度信号；当液位信号大于低液位B而小于中液位C，PLC控制系统发送75％阀门开度信号；当液位信号大于中液位C而小于高液位D，PLC控制系统发送50％阀门开度信号；当液位信号大于高液位D而小于高液位E，PLC控制系统发送30％阀门开度信号；当液位信号大于高液位E，PLC控制系统发送0％阀门开度信号。
11.根据权利要求8所述的水罐上水自动控制方法，其特征在于，该水罐上水自动控制方法还包括，在步骤3之后，重复步骤1至步骤3，进行水罐自动上水控制，并保证水罐液位在一定范围内合理波动。
12.水罐振荡防冻控制方法，其特征在于，该水罐振荡防冻控制方法采用了权利要求1所述的水罐上水自动控制及振荡防冻装置，包括：PLC控制系统以一定的时间间隔，以近似方波的方式给电动调节阀发送全开、半开、全关这些阀门开度信号，使管线内的水流呈现出振荡波的流动。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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