CN219194512U - 一种基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，包括卸油执行单元和单鹤位信息控制单元，所述卸油执行单元包括三通阀、手轮阀、电磁阀和液位探测器，所述三通阀的三个接口分别与扫槽管、鹤管、扫槽汇油管相连接，所述三通阀与扫槽汇油管之间设置有液位探测器，以及并列布置的手轮阀、电磁阀；所述单鹤位信息控制单元与卸油执行单元相连接。本实用新型对栈桥作业过程中变化情况的实时获取，如阀门开度、上油状态、扫槽状态、静电状态、卸油进度、管道压力等，根据获取的状态和数据分析后能生成执行方案，按照执行方案驱动现场设备，代替人工操作。

Description

一种基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置

技术领域

本实用新型涉及一种铁路油罐车卸油自动化智能控制装置，尤其是涉及一种基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置。

背景技术

铁路卸油是由炼厂将油料装入铁路油罐车内，通过铁路线运输至接收单位的卸油站，接收单位利用卸油栈桥上的卸油鹤管，将油罐车内的油料经过油泵加压卸入储油罐内。

目前铁路卸油作业基本采用的是人工作业模式，共分为三个作业面，分别是：铁路栈桥作业、油泵房作业及罐区作业。铁路栈桥作业是整个卸油工作的重点，各卸油站鹤管(鹤管是一种可以伸缩移动的管子，多用于石油、化工码头液体装卸，管内介质如油、水等。其分为多种种类，相比老式软管具有高安全性、灵活性等优点)数量10-50个不等，由于铁路每次来油数量不确定，比如50个鹤位的栈桥，有可能来油一节或几节槽车，也有可能来油几十节槽车，卸油站只能根据来油数量调配人员。

在卸油作业时，栈桥作业人员所负责的工作很多，除前期计量人员开启卸油盖、油料化验、油位测量的准备工作外，正式卸油作业一般包含：放置鹤管、夹静电夹、开启卸油阀、开启引油阀、贴耳侦听上油情况、上油后关闭引油阀、观察罐车油位、关闭卸油阀、提出鹤管、传递扫槽管到槽车、开启扫槽阀门、手持扫槽管将剩余底油清扫干净、关闭扫槽阀门、关闭卸油盖。

以上作业是正常卸油时所需完成的工作，但不是一次操作即可，比如开启引油阀、贴耳侦听上油情况、关闭引油阀、观察罐车油位等，需要反复执行，同时有些作业还需及时完成，比如在油料卸完时，如果没有及时关闭阀门，将会造成空气回流，导致鹤管后端连接的汇油管内吸入空气，油料再回流至罐车内造成回油事故，需要做到作业有条不紊，确保作业过程的安全，要求每位作业人员经验丰富，操作娴熟才可，且每人不能负责过多的鹤位，一人最多能顾及4个鹤位。

根据状态分析及各卸油站实际情况，卸油站作业处于有时工作不饱满，有时工作超负荷的状况，各卸油站为能满足多鹤位同时卸油的需要，确保作业的安全，只能按照满负荷状态卸油进行人员配置，这样又造成了人员效率低下，成本上升的局面。同时因为栈桥作业人员工作烦杂，且劳动强度大，还需要注意力高度集中，难免造成身体疲惫，另外还存在高空作业及吸入有毒气体风险，经常引发安全事故。

参考资料：

1、浅谈火车槽车轻油卸油和扫仓工艺[J].朱慧萍,陈素英.化工技术与开发.2007(10)(摘要：简要介绍了火车槽车卸油采用的4种工艺流程，即真空抽卸，滑片泵(转子泵)卸油，离心泵与滑片泵(转子泵)相结合卸油，潜油泵卸油，以及底油扫仓的3种工艺流程，即真空扫仓，泵抽吸底油，潜油泵抽吸。并对4种卸油工艺和3种扫仓工艺的优、缺点进行了比较分析)。

2、成品油铁路油库扫槽工艺设计分析[J].逯旭.石油库与加油站,2013,022(005):6-8(摘要：介绍了成品油铁路油库目前应用的几种扫槽工艺系统,并加以比较，说明了这些扫槽工艺的优缺点，并针对运行中存在的扫槽不彻底、扫槽时间长、气体含量多影响油泵正常工作等情况，提出了设计中对部分工艺加以优化或操作优化的措施，以提高扫槽效率)。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，针对栈桥作业采用手动卸油模式存在的情况，解决了自动控制卸油的问题，其技术方案如下所述：

一种基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，包括卸油执行单元和单鹤位信息控制单元，所述卸油执行单元包括三通阀、手轮阀、电磁阀和液位探测器，所述三通阀的三个接口分别与扫槽管、鹤管、扫槽汇油管相连接，所述三通阀与扫槽汇油管之间设置有液位探测器，以及并列布置的手轮阀、电磁阀；所述单鹤位信息控制单元与卸油执行单元相连接。

所述连接管道设置有第一分管道，所述第一分管道通过第四法兰与液位探测器相连接，所述连接管道的另一端分为并列的第二分管道与第三分管道，所述第二分管道设置有手轮阀，第三分管道设置有电磁阀，所述第二分管道与第三分管道汇合后通过无缝钢管与扫槽汇油管相连接。

所述三通阀的第一接口与扫槽管的扫槽接口相连接，第二接口通过鹤管连接管与鹤管固定连接，第三接口通过连接管道与扫槽汇油管相连接。

所述连接管道通过负压软管与无缝钢管相连接，连接处通过螺纹连接直接头进行连接。

所述扫槽管包括负压软管和铝合金管，所述负压软管的一端与扫槽接口相连接，另一端沿鹤管固定至鹤管顶端，再连接铝合金管。

所述单鹤位信息控制单元包括电路部分和信号控制部分，所述电路部分包括依次连接的电源智能断路器、防雷模块、电源模块，所述信号控制部分包括PLC模块，以及与PLC模块分别连接的继电器、液位及静电监测模块、光端机，还包括与PLC模块、液位及静电监测模块相连接的工业一体机。

所述单鹤位信息控制单元还包括报警部分，所述报警部分包括收油结束声光报警器、静电报警声光报警器两个报警模块，所述报警模块与PLC模块相连接。

所述单鹤位信息控制单元安装在控制箱体内，所述控制箱体前面的面板部分上部为监控区，下部为操作区，所述监控区包括显示屏和状态指示灯，用于显示作业过程信息及监控内容；所述操作区包括手动操作的多个操作按钮。

所述单鹤位信息控制单元连接有抽空信号与监控信号两条信号线，所述抽空信号与监控信号沿鹤管固定，抽空信号通过安装于鹤管下口位置的抽空探测器提供，监控信号连接鹤管顶端的防爆摄像机。

所述PLC模块采用西门子PLC S7-200。

所述基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，对栈桥作业过程中变化情况的实时获取，如阀门开度、上油状态、扫槽状态、静电状态、卸油进度、管道压力等，根据获取的状态和数据分析后能生成执行方案，按照执行方案驱动现场设备，代替人工操作。

附图说明

图1是所述卸油执行单元的结构示意图；

图2是所述卸油执行单元的右侧示意图；

图3是所述单鹤位信息控制单元的结构示意图；

图4是所述控制箱体的前面板示意图；

图5是所述控制箱体的底部接线示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，所述基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，包括卸油执行单元和单鹤位信息控制单元，所述卸油执行单元，用于执行卸油开始步骤的引油和卸油结束步骤的扫槽。结合卸油实际工艺情况，将鹤管与扫槽管道通过卸油执行单元连为一体，且鹤管与扫槽管道的使用能进行自动切换，既解决了引油和扫槽的过程控制，又能将两个作业流程准确切换。所述单鹤位信息控制单元用于单鹤位信息采集、分析、处理和控制输出。

所述卸油执行单元包括三通阀1、手轮阀2、电磁阀3和液位探测器5，所述三通阀1设置有三个接口，第一个接口通过第一法兰与扫槽管7的扫槽接口6相连接，第二个接口通过第二法兰与鹤管连接管11的引油出口相连接，所述鹤管连接管11与鹤管10固定连接，第三个接口通过第三法兰与连接管道相连接。所述连接管道设置有第一分管道，所述第一分管道通过第四法兰4与液位探测器5相连接，所述连接管道的另一端分为并列的第二分管道与第三分管道，所述第二分管道设置有手轮阀2，第三分管道设置有电磁阀3，这样，所述手轮阀2、电磁阀3并列设置，所述第二分管道与第三分管道汇合后通过无缝钢管8与扫槽汇油管9相连接。可见，油从鹤管10、扫槽管7的入口进入，分别通过鹤管连接管11、扫槽接口6连接到三通阀1，三通阀1然后连接到扫槽汇油管9，扫槽汇油管9的出口连接到储油罐。

相较于目前的引油和扫槽结构为相对独立的工艺管道，且无法监控作业情况(是否引油成功或扫槽完成)。所述卸油执行单元利用传统的基础条件，将两个独立的工艺管道(引油和扫槽)，通过三通阀1、电磁阀3、手轮阀2、液位探测器5及连接管道，实现单通道控制双通道功能，并对作业状态及油料流动信息进行实时采集，且保留手动控制功能。

在卸油作业时，三通阀1有两个切换位置，第一个切换位置是将鹤管10与卸油执行单元导通，第二个切换位置是将扫槽管7与卸油执行单元导通，同时两个通道互锁，确保引油和扫槽作业不会同时进行。所述电磁阀3和手轮阀2的设计是对引油和扫槽共有的节流控制，保证了自动控制条件下的执行功能和手动操作的执行功能。所述液位探测器5是实现了引油、扫槽作业时自动控制或手动控制均能探测到油料流动信息，实现同一个信号源在在不同作业阶段反馈出两种信息，分别是引油信息和扫槽信息。

所述卸油执行单元安装在鹤管10与扫槽汇油管9之间，每套鹤管安装一套卸油执行单元，用于单鹤位的引油和扫槽作业，其中卸油执行单元的扫槽接口6连接的扫槽管7，所述扫槽管7包括负压软管和铝合金管，所述负压软管的一端与扫槽接口6相连接，另一端沿鹤管10固定至鹤管10顶端，再连接铝合金管，便于作业人员将铝合金管探入罐车集油槽内。

如图3所示，所述单鹤位信息控制单元，安装在控制箱体内，实现监控、操作和报警功能。包括电路部分的依次连接的电源智能断路器12、防雷模块13、电源模块14，以及信号控制部分的PLC模块15、继电器16、液位及静电监测模块17、光端机18和工业一体机，所述PLC模块15与继电器16、液位及静电监测模块17、光端机18分别相连接，所述工业一体机与PLC模块15、液位及静电监测模块17相连接。

各部件的功能如下所述：

电源智能断路器12，用于实现单鹤位信息控制单元总电源的接通与断开；

防雷模块13，用于防止电源线路的雷击风险；

电源模块14，用于将220V交流电源变压整流为信号控制部分各功能模块所需的24伏或12伏直流电源；

PLC模块15，用于采集阀门状态、就位状态、上油状态、抽空状态、静电状态、负压值等数据，并输出阀门控制信号，驱动阀门开度等控制；本实施例中，所述PLC模块15采用西门子PLC S7-200(M0)模块。

液位及静电监测模块17，采用流量传感器采集管道内油料流动信号、液位传感器采集槽车内液位信号及静电探测器采集接地状态信号，此三类信号统一接入液位及静电监测模块，用于上油状态、抽空状态及静电状态实时监测并上传给PLC模块15；

继电器16，对于PLC模块15的输出阀门控制信号驱动相关阀门；

光端机18，用于实现单鹤位信息控制单元与控制室之间的网络光信号与电信号互转；

工业一体机，用于采集PLC模块15、液位及静电监测模块17的信息，并在显示屏上进行显示。

此外，还包括两个报警模块：收油结束声光报警器19、静电报警声光报警器20，所述两个报警模块与PLC模块15相连接。

所述上油状态是指鹤管10进行抽油工作时的状态，所述抽空状态是指扫槽管7进行扫槽工作时的状态，所述静电状态是指铁路槽车与接地线连接状态。

所述PLC模块15用于实时采集卸油执行单元中的传感器信号、阀门信息、油泵信息、管压信息、罐车内监控信息、静电信号、液位信息及其他鹤管动态信号。所述油泵信息是指当前卸油泵启动数量；所述管压信息是指当前扫槽泵前管道压力；所述罐车内监控信息是指鹤管顶端摄像机所监控的罐车内影像，所述静电信号是指铁路槽车与接地线连接状态。所述液位信息及其他鹤管动态信号，即抽空状态、上油状态及其他鹤管开阀情况，其作用是为了实现总量控制。

如图4所示，所述控制箱体前面的面板部分，上部为监控区，下部为操作区。所述监控区提供有显示屏和状态指示灯，所述显示屏采用10寸显示屏，用于显示作业过程信息及监控内容，状态指示灯位于显示屏下方，设计有抽空、上油、静电三个主要状态指示灯。

所述操作区设置有多个操作按钮，所述操作按钮用于所述卸油执行单元的控制模式切换及电源开关(分为远程、就地、断电)，两侧就位、开阀/本地自动、停止/开机、关阀(电动阀)、鹤管引油、槽车扫底，以上操作按钮是为了实现在手动操作时使用。

其中，所述控制模式切换及电源开关(分为远程、就地、断电)，远程是指单鹤位信息控制单元通过控制室进行控制，所述就地是指手动操作，所述断电是指断开电源智能断路器12从而停止工作；

所述开阀/本地自动，是控制引油和扫槽作业自动切换进行工作；

所述两侧就位分为左侧就位和右侧就位，是指：栈桥为铁路双轨道设计，可以同时在栈桥两侧停卸油罐车，当左侧油罐车卸油准备完成后，按下左侧就位按钮，右侧油罐车卸油准备完成后，按下右侧按钮。

所述停止/开机是指：此按钮用于停止电动阀开阀或关阀、停止电磁阀供电(关阀)及卸油一体化控制器内显示屏的开/关机。

所述关阀(电动阀)是指：关闭鹤管连接卸油汇油管之间的电动阀门。

所述鹤管引油和槽车扫底分别用于引油和扫底工作。

所述单鹤位信息控制单元与鹤管10安装在同一立柱，无立柱时鹤管10可采用支架安装，如图5所示，单鹤位信息控制单元的电气接口接入的有：电源信号、光纤信号、抽空信号、上油信号、监控信号、接地线、状态板线、静电接地夹线；输出的有：电动阀门电源、电动阀门控制信号、切换阀电源及信号、电磁阀控制等。其中抽空信号与监控信号沿鹤管10固定，抽空探测器安装于鹤管10下口位置，用于输出抽空信号，监控信号连接鹤管顶端防爆摄像机。

所述单鹤位信息控制单元，包括的功能如下：

⑴可就地单设备手动控制，就地单设备自动控制，联网整体系统协调控制；

⑵抽空、上油(引油、扫槽)、静电状态指示灯显示；

⑶工作状态显示，包含鹤位信息、联网状态、远程就地状态、就位状态、当前模式、主阀开度、电磁阀状态、上油状态、抽空状态、静电状态、负压值、槽车监控等；

⑷自动分析启动引油位置切换与联锁控制；

⑸按就地指令或远程指令卸油启动、停卸与联锁控制；

⑹自动分析扫槽位置切换与联锁控制；

⑺自动分析掉油并联动控制；

⑻静电状态异常联动关断及自动恢复；

⑼作业状态下触发静电报警声光报警器20，提示静电报警(非作业状态不报警)；

⑽作业结束触发收油结束声光报警器19。

所述单鹤位信息控制单元将工艺单元信号、实时采集，经过分析处理后，按照铁路卸油流体运行规律输出控制信号，快速执行操作，单鹤位自动完成引油、卸油、扫槽三个作业内容。所述单鹤位信息控制单元可以将集中式控制的缺点全部规避，同时还具有很大的扩展潜力，更有利于未来铁路卸油提高效率和减轻安全风险的更好发展。

所述单鹤位信息控制单元实现了铁路卸油边缘控制，即整合和实现了引油、卸油、扫槽自动控制功能，又分摊了总PLC运算负荷，同时确保信息获取和执行的及时性，在卸油过程中各鹤管控制互不干扰，避免了单一鹤位卸油故障影响整个卸油系统运行的中断风险，同时实现了鹤位就地卸油进程的实时监视。

所述基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，对栈桥作业过程中变化情况的实时获取，如阀门开度、上油状态、扫槽状态、静电状态、卸油进度、管道压力等，根据获取的状态和数据分析后能生成执行方案，按照执行方案驱动现场设备，代替人工操作。

Claims (7)

1.一种基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，其特征在于：包括卸油执行单元和单鹤位信息控制单元，所述卸油执行单元包括三通阀、手轮阀、电磁阀和液位探测器，所述三通阀的三个接口分别与扫槽管、鹤管、扫槽汇油管相连接，所述三通阀与扫槽汇油管之间设置有液位探测器，以及并列布置的手轮阀、电磁阀；所述单鹤位信息控制单元与卸油执行单元相连接；所述三通阀的第一接口与扫槽管的扫槽接口相连接，第二接口通过鹤管连接管与鹤管固定连接，第三接口通过连接管道与扫槽汇油管相连接，所述连接管道设置有第一分管道，所述第一分管道通过第四法兰与液位探测器相连接，所述连接管道的另一端分为并列的第二分管道与第三分管道，所述第二分管道设置有手轮阀，第三分管道设置有电磁阀，所述第二分管道与第三分管道汇合后通过无缝钢管与扫槽汇油管相连接；所述单鹤位信息控制单元包括电路部分和信号控制部分，所述电路部分包括依次连接的电源智能断路器、防雷模块、电源模块，所述信号控制部分包括PLC模块，以及与PLC模块分别连接的继电器、液位及静电监测模块、光端机，还包括与PLC模块、液位及静电监测模块相连接的工业一体机。

2.根据权利要求1所述的基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，其特征在于：所述连接管道通过负压软管与无缝钢管相连接，连接处通过螺纹连接直接头进行连接。

3.根据权利要求1所述的基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，其特征在于：所述扫槽管包括负压软管和铝合金管，所述负压软管的一端与扫槽接口相连接，另一端沿鹤管固定至鹤管顶端，再连接铝合金管。

4.根据权利要求1所述的基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，其特征在于：所述单鹤位信息控制单元还包括报警部分，所述报警部分包括收油结束声光报警器、静电报警声光报警器两个报警模块，所述报警模块与PLC模块相连接。

5.根据权利要求1所述的基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，其特征在于：所述单鹤位信息控制单元安装在控制箱体内，所述控制箱体前面的面板部分上部为监控区，下部为操作区，所述监控区包括显示屏和状态指示灯，用于显示作业过程信息及监控内容；所述操作区包括手动操作的多个操作按钮。

6.根据权利要求1所述的基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，其特征在于：所述单鹤位信息控制单元连接有抽空信号与监控信号两条信号线，所述抽空信号与监控信号沿鹤管固定，抽空信号通过安装于鹤管下口位置的抽空探测器提供，监控信号连接鹤管顶端的防爆摄像机。

7.根据权利要求1所述的基于铁路油罐车内液体接卸输转自动控制的装置，其特征在于：所述PLC模块采用西门子PLC S7-200。

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