CN114482926B - 多井位全自动自由相收油装置 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明公开了一种多井位全自动自由相收油装置，该装置包括：多个自由相自动检测随动升降系统、多井位选择控制系统、自由相抽提系统以及上位机；所述自由相自动检测随动升降系统包括：设置在抽吸井中的空心丝杆和油水界面探测器，以及用于驱动所述空心丝杆上下移动的一体化电动执行机构；所述上位机用于：在接收到油水界面探测器发送的检测信号时，控制所述多井位选择控制系统连通该油水界面探测器所在的空心丝杆，并控制所述自由相抽提系统中的抽吸泵启动，以将抽吸井内的自由相通过所述空心丝杆抽出；以及控制该油水界面探测器对应的一体化电动执行机构带动空心丝杆移动。本发明有助于提高污染修复治理效率以及缩短修复运行时间。
Description
技术领域
本发明涉及石油石化行业油品泄漏导致的土壤和地下水污染修复领域，具体而言，涉及一种多井位全自动自由相收油装置。
背景技术
土壤和地下水污染修复分为原位和异位修复方式。原位污染修复多采用在污染区合理布设抽吸井，土壤和地下水中污染物扩散汇集到抽吸井中，再采用真空泵等设备将井中自由相抽出至地面后进行处理。现有真空泵等收油装置在非负压状态下最多只可同时对4口抽吸井进行收油，且容易发生偏流现象，即当一口井无油导致收油软管悬空时，其余三口井也无法正常收油，收油效率低。收油控制为人工手动操作，4口井为一组批次操作，且抽吸井内自由相厚度无法实时监控，每口井的收油量也无法统计，导致人工劳动强度大，对修复运行情况也无法实现实时动态管理，自动化程度低，修复运行成本较高。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的至少一个技术问题，提出了一种多井位全自动自由相收油装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多井位全自动自由相收油装置，包括：多个自由相自动检测随动升降系统、多井位选择控制系统、自由相抽提系统以及上位机，其中，每个自由相自动检测随动升降系统与一个抽吸井对应；
所述多井位选择控制系统与所述自由相抽提系统连通；所述自由相自动检测随动升降系统包括：设置在抽吸井中的空心丝杆和油水界面探测器，以及用于驱动所述空心丝杆上下移动的一体化电动执行机构；
所述油水界面探测器设置在所述空心丝杆的底端，用于对自由相进行检测，并在检测到自由相时向所述上位机发送检测信号；
所述上位机用于：在接收到油水界面探测器发送的检测信号时，控制所述多井位选择控制系统连通该油水界面探测器所在的空心丝杆，并控制所述自由相抽提系统中的抽吸泵启动，以将抽吸井内的自由相通过所述空心丝杆抽出；以及在接收到油水界面探测器发送的检测信号的第一预设时间后，控制该油水界面探测器对应的一体化电动执行机构带动空心丝杆移动。
可选的，所述一体化电动执行机构，用于带动空心丝杆从预设的初始位置向预设的最低位置移动。
可选的，所述上位机，还用于在空心丝杆到达预设的最低位置的第二预设时间后，控制所述自由相抽提系统中的抽吸泵停止，控制所述多井位选择控制系统断开与该空心丝杆的连接，以及控制该空心丝杆对应的一体化电动执行机构带动该空心丝杆移动至预设的初始位置。
可选的，所述一体化电动执行机构每次带动空心丝杆移动预设距离。
可选的，所述上位机，还用于根据所述预设距离以及所述一体化电动执行机构带动空心丝杆移动的次数计算出收油量。
可选的，所述空心丝杆上设置有标尺。
可选的，所述多井位选择控制系统包括多个进油口管路，每个所述进油口管路用于连通对应的自由相自动检测随动升降系统的空心丝杆。
可选的，所述进油口管路上设置有过滤器。
可选的，所述自由相抽提系统包括：与所述抽吸泵连接的自由相回收桶。
可选的，所述多井位选择控制系统通过防爆抽油软管与所述自由相抽提系统连通；所述多井位选择控制系统通过防爆抽油软管与所述自由相自动检测随动升降系统中的空心丝杆连通。
本发明的有益效果为：本发明实现了全自动收油作业，解决了现有土壤和地下水污染原位修复时，自抽井中收油自动化程度低、收油效率不高的问题，从而降低污染修复治理成本，提高修复运行效率，缩短修复运行时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。在附图中：
图1是本发明多井位全自动自由相收油装置示意图；
图2为本发明自由相自动检测随动升降系统结构图；
图3为本发明多井位连通器结构图。
附图说明：
1、随动抽吸测量升降机构；2、标尺；3、减速器；4、一体化电动执行机构；5、界面探测器引出端；6、减速器底座；7、井口基座；8、丝杆进油口；9、防爆抽油软管；10、多井位控制器；11、抽吸泵；12、自由相回收桶；13、齿轮；14、丝杆螺母；15、空心丝杆；16、油水界面探测器信号电缆；17、油水界面探测器探头；18、收油管线进口；19、密封垫；20、转动杆；21、密封弹簧；22、一体化智能执行机构；23、中央杆；24、密封盖；25、壳体；26、收油管线出口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明目的在于提供一种多井位全自动自由相收油装置，用于解决现有土壤和地下水污染原位修复时，自抽提井中收油自动化程度低、收油效率不高等问题，实现多达15口井的同时全自动收油作业，从而降低污染修复治理成本，提高修复运行效率，缩短修复运行时间。
本实施例的多井位全自动自由相收油装置包括自由相自动检测随动升降系统、多井位选择控制系统、自由相抽提系统以及上位机四部分。
在本发明实施例中，自由相自动检测随动升降系统为多个，每个自由相自动检测随动升降系统与一个抽吸井对应。
所述多井位选择控制系统与所述自由相抽提系统连通；所述自由相自动检测随动升降系统包括：设置在抽吸井中的空心丝杆和油水界面探测器，以及用于驱动所述空心丝杆上下移动的一体化电动执行机构。
在本发明实施例中，所述一体化电动执行机构，用于带动空心丝杆从预设的初始位置向预设的最低位置移动。可选的，所述一体化电动执行机构每次带动空心丝杆移动预设距离。
在本发明实施例中，所述油水界面探测器设置在所述空心丝杆的底端，用于对自由相进行检测，并在检测到自由相时向所述上位机发送检测信号。
所述上位机用于：在接收到油水界面探测器发送的检测信号时，控制所述多井位选择控制系统连通该油水界面探测器所在的空心丝杆，并控制所述自由相抽提系统中的抽吸泵启动，以将抽吸井内的自由相通过所述空心丝杆抽出；以及在接收到油水界面探测器发送的检测信号的第一预设时间后，控制该油水界面探测器对应的一体化电动执行机构带动空心丝杆移动。可选的，所述第一预设时间的取值范围为1分钟至5分钟之间。
在本发明实施例中，所述上位机，还用于在空心丝杆到达预设的最低位置的第二预设时间后，控制所述自由相抽提系统中的抽吸泵停止，控制所述多井位选择控制系统断开与该空心丝杆的连接，以及控制该空心丝杆对应的一体化电动执行机构带动该空心丝杆移动至预设的初始位置。可选的，所述第二预设时间的取值范围为30秒至50秒之间。
在本发明一个实施例中，所述上位机还用于根据所述预设距离以及所述一体化电动执行机构带动空心丝杆移动的次数计算出收油量。
图1是本发明实施例多井位全自动自由相收油装置示意图，如图1所示，自由相自动检测随动升降系统由随动抽吸测量升降机构1、标尺2、减速器3、一体化电动执行机构4、界面探测器引出端5、减速器底座6、井口基座7组成。
在本发明一个实施例中，进一步的，如图2所示，随动抽吸测量升降机构1由丝杆螺母14、齿轮13、空心丝杆15、油水界面探测器信号电缆16、油水界面探测器探头17构成。
在本发明一个实施例中，一体化电动执行机构4用于接收上位机信号，并通过减速器和丝杆螺母的传动控制空心丝杆的升降。通过设置空心丝杆上下的限位位置，使空心丝杆底部进油口始终在自由相厚度范围内上下移动，进而通过抽吸系统将自由相抽提至地面。
在本发明一个实施例中，随动抽吸测量升降机构1在丝杆上设置有标尺2，可直观反映丝杆底部收油口位置。
在本发明一个实施例中，一体化电动执行机构4用于接收上位机控制信号，并通过减速器3和丝杆螺母14、齿轮13实现对空心丝杆15的升降控制。
在本发明一个实施例中，界面探测器引出端5连接至上位机，将自由相液位信号输送至上位机，实现实时自动监测。
在本发明一个实施例中，井口基座7用于以上设备的密封和支撑，为金属结构。
在本发明一个实施例中，空心丝杆15为金属结构，与丝杆螺母14通过丝杆上的螺纹实现上下移动。内中空，并通过自由相抽提系统将自由相通过内部空间抽提至地面。
在本发明一个实施例中，油水界面探测器探头17，位于空心丝杆15最低端，可判断接触液相为油相或水相，并通过油水界面探测器信号电缆16将信号传入上位机。
在本发明一个实施例中，如图3所示，多井位选择控制系统由防爆抽油软管9、多井位控制器10组成。进一步的，多井位控制器10由收油管线进口18、密封垫19、转动杆20、密封弹簧21、一体化智能执行机构22、中央杆23、密封盖24、壳体25、收油管线出口26构成。
在本发明一个实施例中，防爆抽油软管9，可为塑料或橡胶材质，耐油且防静电。
在本发明一个实施例中，多井位控制器内部密封垫20为不锈钢圈经精加工打磨抛光并与转动杆成组对研形成密封面，壳体结合端面部分按照内圆弧面曲率加工成弧面，并经过抛光对研保证转动杆与壳体的密封性能。转动杆与中央杆之间装有密封弹簧22顶住转动杆，确保转动杆和外壳间的密封，避免漏油。
在本发明一个实施例中，转动杆21在执行机构22和中央杆23驱动下，在多井位连通器内可360°水平转动，根据上位机信号转动相应角度，连通设定井位管路。本发明最多可设15路，其中一路为零位，即每转动24°为一路，最多可连接14口井进行自由相抽吸。
在本发明一个实施例中，多井位连通器可选用但不限于多回转一体化电动执行机构加装编码器或光电定位编码器保证转动杆转动到各个通路定位准确，也可为气动执行机构。
在本发明一个实施例中，多井位连通器外壳可采用不限于厚壁钢管与加工件焊接加工制造。
在本发明一个实施例中，自由相抽提系统由防爆抽油软管9、抽吸泵11、自由相回收桶12组成。
在本发明一个实施例中，抽吸泵11可为气动/电动隔膜泵，也可为自吸泵，或者真空泵，真空泵需配套设置气液分离器。应根据井内自由相厚度配置抽吸泵的功率，应保证单口井抽油时间少于3分钟，以及时将井内自由相回收，提高修复效率。
在本发明一个具体实施例中，本发明的多井位全自动自由相收油装置在具体工作时，通过探测器实时监测探测器位置液相为油相还是水相。若探测到油相，将通过信号电缆将油位信号输送至上位机，上位机将信号输送至多井位选择控制器执行机构，控制连通管转动至该井位对应位置，实现该井位管路的连通，同时抽吸泵启动，在抽吸泵启动1～5分钟后，井口随动一体化电动执行机构启动，并通过减速器和丝杆旋转螺母带动空心丝杆上下移动，移动范围由已设定好的程序进行控制，从而将井内自由相通过空心丝杆抽吸至地面。通过将丝杆行程和次数输送至上位机，可实现对收油量的计量。当该井丝杆移动至设定位置后停止运行，在此后30～60秒后，多井位连通器转动到零位，隔膜泵停止运行。等待下一次的启动信号。
在本发明一个实施例中，所述自由相自动检测随动升降系统中，空心丝杆也可为气动传动，配套空压机装置，通过进气和泄压实现空心丝杆的升降。
在本发明一个实施例中，丝杆螺母与减速器之间的连接，包括但不限于镶套和键连接方式。
在本发明一个实施例中，一体化电动执行机构配置有手轮，将手柄置于手动挡位，即可手动调节丝杆上下移动。
在本发明一个实施例中，一体化电动执行机构与井口基座连接方式包括但不限于法兰连接或者螺纹连接。
在本发明一个实施例中，每路进油口管路上可增设过滤器，以防止管路堵塞。
在本发明一个实施例中，每路进油口管路上在靠近井口位置可增设手动阀，实现手动控制。
在本发明一个实施例中，所述多井位选择控制系统可为电动执行机构，也可为气动执行机构。
在本发明一个实施例中，自由相抽提系统中的抽提设备可为气动/电动隔膜泵，也可为自吸泵，或者真空泵，真空泵需配套设置气液分离器。
在本发明一个实施例中，空心丝杆和多井位选择控制器进口所连接防爆抽油软管管径为DN10～DN25，多井位选择控制器出口和自由相抽提泵进出口所连接管线可根据自由相流量选配DN20～DN50管径的抽油软管。可为塑料或橡胶材质，耐油且防静电。
基于上述的多井位全自动自由相收油装置，本发明还提供了一种自由相收集方法，包括自由相自动检测随动升降步骤、多井位选择控制步骤、自由相抽提步骤，其中，自由相自动检测随动升降步骤中，抽吸井内设置有油水界面探测器，通过探测器实时监测探测器位置液相为油相还是为水相，并通过信号电缆将液位信号输送至上位机，上位机通过已安装的控制程序来控制一体化电动执行机构的启停。并通过减速器和丝杆螺母带动空心丝杆上下移动，移动范围由已设定好的程序进行控制，从而将井内自由相通过空心丝杆抽吸至地面。通过将丝杆升降范围和次数输送至上位机，可实现对收油量的计量。多井位选择控制步骤中，多井位选择控制器连通管处于零位，此时未接通任一井。当上位机监测到某口井自由相达到设定位置时，将信号输送至多井位选择控制器执行机构，控制连通管转动至该井位对应位置，实现该井位管路的连通。自由相抽提步骤中，抽吸泵与多井位选择控制器出油口连接，由上位机控制抽吸泵启停。当某口井自由相达到设定位置时，多井位选择控制器内该管路连通，同时抽吸泵启动，丝杆向下移动，当丝杆向下移动到下行设定位置时，对该井位内自由相进行抽吸。当该井自由相低于设定位置，丝杆将转而向上移动，直至到上行设定位置后停止移动，在此后30～60秒后，多井位连通器转动到零位，隔膜泵停止运行。等待下一次的启动信号。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，丝杆下端可接防爆抽油软管，以节省成本，方便安装。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，丝杆可配套设置限位开关，以保护装置，防止行程过大造成损坏。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，丝杆也可为气动传动，配套空压机装置，通过进气和泄压实现丝杆的升降。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，可通过计算井孔直径和丝杠行程、运行次数三者的乘积即为该井的抽吸量。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，丝杆螺母与减速器之间的连接，包括但不限于镶套和键连接方式。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，一体化电动执行机构配置有手轮，将手柄置于手动挡位，即可手动调节丝杆上下移动。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，丝杆上可设置标尺，以方便操作人员清楚地下丝杆抽吸口位置。
所述自由相自动检测随动升降步骤中，一体化电动执行机构与井口基座连接方式包括但不限于法兰连接或者螺纹连接。
所述多井位选择控制步骤中，可最多设置15路，其中一路为零位，最多可控制14口井。
所述多井位选择控制步骤中，每路进油口管路上可增设过滤器，以防止管路堵塞。
所述多井位选择控制步骤中，每路进油口管路上在靠近井口位置可增设手动阀，实现手动控制。
所述多井位选择控制步骤中，根据现场条件，可为电动执行机构，也可为气动执行机构。
所述自由相抽提步骤中，抽提设备可为气动/电动隔膜泵，也可为自吸泵，或者真空泵，真空泵需配套设置气液分离器。
所述方法不但适用于密度小于水的轻质非水相污染物(LNAPL)，也适用于密度大于水的重质非水相污染物(DNAPL)。
所述方法可抽提地面以下8m以内的自由相。
所述方法中，丝杆和多井位选择控制器进口所连接防爆抽油软管管径为DN10～DN25，多井位选择控制器出口和自由相抽提泵进出口所连接管线可根据自由相流量选配DN20～DN50管径的抽油软管。
从以上实施例可以看出，本发明的多井位全自动自由相收油装置至少具有以下优点：
1、本发明不但适用于密度小于水的轻质非水相污染物(LNAPL)，也适用于密度大于水的重质非水相污染物(DNAPL)；
2、本发明可实现最多14口井的收油作业，单口井投资低；
3、整个系统节能环保，自动化程度高，可实现24小时无人值守；
4、占地面积小，不需场地平整，易于检维修；
5、投运快捷，每口井构成的抽吸系统是相对独立的，可根据污染治理的范围灵活配置，大大降低污染修复运行成本和修复时间；
6可有效计量每口井的收油量，有助于污染修复效果的分析和修复方案的制定。
需要强调，本领域技术人员应当可以理解的是，在本发明所述的实施例中，各个步骤是连续且相互配合成为一个整体的，各个处理流程乃至各个设备之间设有相关关联的进出管线和进出口，保证自由相抽提过程的顺利进行。对于将整个抽提流程割裂开来单独采用某一步骤的情况，其效果远不及整体流程所能获得的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)
1.一种多井位全自动自由相收油装置，其特征在于，包括：多个自由相自动检测随动升降系统、多井位选择控制系统、自由相抽提系统以及上位机，其中，每个自由相自动检测随动升降系统与一个抽吸井对应；
所述多井位选择控制系统与所述自由相抽提系统连通；所述自由相自动检测随动升降系统包括：设置在抽吸井中的空心丝杆和油水界面探测器，以及用于驱动所述空心丝杆上下移动的一体化电动执行机构；
所述油水界面探测器设置在所述空心丝杆的底端，用于对自由相进行检测，并在检测到自由相时向所述上位机发送检测信号；
所述上位机用于：在接收到油水界面探测器发送的检测信号时，控制所述多井位选择控制系统连通该油水界面探测器所在的空心丝杆，并控制所述自由相抽提系统中的抽吸泵启动，以将抽吸井内的自由相通过所述空心丝杆抽出；以及在接收到油水界面探测器发送的检测信号的第一预设时间后，控制该油水界面探测器对应的一体化电动执行机构带动空心丝杆移动；
一体化电动执行机构用于接收上位机信号，并通过减速器和丝杆螺母的传动控制空心丝杆的升降，以及通过设置空心丝杆上下的限位位置，使空心丝杆底部进油口始终在自由相厚度范围内上下移动，进而通过抽吸系统将自由相抽提至地面；
所述一体化电动执行机构，用于带动空心丝杆从预设的初始位置向预设的最低位置移动；
所述上位机，还用于在空心丝杆到达预设的最低位置的第二预设时间后，控制所述自由相抽提系统中的抽吸泵停止，控制所述多井位选择控制系统断开与该空心丝杆的连接，以及控制该空心丝杆对应的一体化电动执行机构带动该空心丝杆移动至预设的初始位置；
所述一体化电动执行机构每次带动空心丝杆移动预设距离；
所述上位机，还用于根据所述预设距离以及所述一体化电动执行机构带动空心丝杆移动的次数计算出收油量；
所述多井位选择控制系统包括多个进油口管路，每个所述进油口管路用于连通对应的自由相自动检测随动升降系统的空心丝杆。
2.根据权利要求1所述的多井位全自动自由相收油装置，其特征在于，所述空心丝杆上设置有标尺。
3.根据权利要求1所述的多井位全自动自由相收油装置，其特征在于，所述进油口管路上设置有过滤器。
4.根据权利要求1所述的多井位全自动自由相收油装置，其特征在于，所述自由相抽提系统包括：与所述抽吸泵连接的自由相回收桶。
5.根据权利要求1所述的多井位全自动自由相收油装置，其特征在于，所述多井位选择控制系统通过防爆抽油软管与所述自由相抽提系统连通；所述多井位选择控制系统通过防爆抽油软管与所述自由相自动检测随动升降系统中的空心丝杆连通。
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