一種基於虛擬儀器的高架油罐液位顯示與自動供油系統的製作方法
2023-11-30 09:03:51 2
本實用新型涉及供油系統技術領域，尤其涉及一種基於虛擬儀器的高架油罐液位顯示與自動供油系統。
背景技術：
高架油罐是鑽井動力柴油機供油系統的重要組成部分，通過高架油罐所產生的壓差將柴油機所需的燃料輸送到機房或發電房，過去高架油罐的油料補充一直是通過機房人員手動啟動供油泵，然後目測觀察高架油罐的液面高低，當觀察到高架油罐液面到達最高點時斷開液壓泵開關停止供油。但是要完成油量的判斷，需要上下攀爬高架油罐，存在很大的安全隱患；同時，鑽井工人勞動強度大，在某些特殊施工多崗位交叉作業中，有可能忘記及時向高架油罐內補充燃油，這可能會導致油罐油量低造成柴油機停車，進而導致生產及井下事故隱患。同時，由於鑽井作業施工的特殊性，油罐區所在的位置屬井場防護區的死角位置，經常有不法分子通過各種手段盜取井隊用油，給國家和企業帶來了較大的損失和環境汙染。
近年來，隨著PLC技術的不斷成熟和發展，出現了許多基於PLC技術的井場高架油罐自動供油系統，當高架油罐處於低油位時能夠自動啟動供油泵向高架油罐供油，當油位上升到最高油位時能夠自動停止供油。這些裝置能較好的克服上述原來技術的不足，提供了一種相對可靠的供油方式，一定程度上減輕了工作人員的勞動強度，也不會因人為疏忽而導致生產和井下事故的發生。但這種方式不能反映出低位油罐和高架油罐的實時液位等信息，需要人為的監管；電子設備發生故障後比較難察覺，一般等到發現時高架油罐已經沒有油液，因此會造成較大的安全隱患，該系統也不能完全杜絕不法分子盜取井隊用油；此外，這種功能單一、不便於井場集中管理的供油系統已不能滿足現代化井場的需要。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種基於虛擬儀器的高架油罐液位顯示與自動供油系統，該裝置能夠安全可靠的完成對高架油罐的自動供油，而且憑藉虛擬儀器的強大功能，實現對低位油罐和高架油罐的液位、溫度以及供油口流量等參數的實時監測，防止設備故障帶來的不良後果和井場用油被盜現象的發生。
為了實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現：
一種基於虛擬儀器的高架油罐液位顯示與自動供油系統，包括放置在地面上的低位油罐1與高處的高架油罐8，所述的低位油罐1右側安裝有低位浮球式液位傳感器2，低位油罐1頂部開有低位油罐呼吸閥3，低位油罐1左上方分別連接輸油管路4的進油口和卸油管路18的出油口；輸油管路4的出油口和循環管路22的出口合併接入高架油罐8右上方的罐口；高架油罐8的左側安裝有高位浮球式液位傳感器10，正上方設置有高架油罐呼吸閥9；
所述的高架油罐8內側右上方安裝有液位開關max11，右下方安裝液位開關min12，右側中部安裝有溫度傳感器13；
所述的高架油罐8的正下方為出油管路，出油管路分為供油管路14、卸油管路18和循環管路22；
所述的輸油管路4上依次安裝有輸油管電磁閥5、輸油管柴油濾清器6和輸油泵7；
所述的供油管路14上依次安裝有供油管電磁閥15、供油管柴油濾清器16和流量傳感器17；
所述的卸油管路18上依次安裝有卸油管電磁閥19、卸油管柴油濾清器20和卸油泵21；
所述的循環管路22上依次裝有循環油管電磁閥23、加熱裝置24和循環油泵25；
所述的輸油管路4的進油口低於卸油管路18的出油口；
所述的低位浮球式液位傳感器2、高位浮球式液位傳感器10、液位開關max11、液位開關min12、溫度傳感器13與流量傳感器17的信號輸出端連接在測控系統中的數據採集系統上，測控系統的控制系統的信號輸出端通過電磁繼電器與輸油管電磁閥5、輸油泵7、供油管電磁閥15、卸油管電磁閥19、卸油泵21、循環油管電磁閥23、加熱裝置24和循環油泵25的信號輸入端上；測控系統上還設置有顯示裝置。
所述的測控系統包括採集數據的數據採集卡SC，數據採集卡SC將預處理的信號輸入工控機GK，通過LabVIEW軟體平臺CX編程將採集數據經過工控機GK處理後顯示在顯示器XS各個控制項上，工控機GK將控制信號傳送給運動控制卡YK，運動控制卡YK通過電磁繼電器進行控制。
所述的低位油罐呼吸閥3設置在低位油罐1頂部右上方。
所述的輸油管路4的進油口伸入低位油罐1的底部，卸油管路18的出油口伸入低位油罐1的上部。
本實用新型的有益效果：
該供油系統大大降低了勞動強度，工作人員在機房內就可以實時監測到供油系統的運行狀態，並且在需要的時候可以隨時對供油系統進行操作；工作人員通過對油罐液面變化的觀察，能及時判斷是否有盜油行為，從而很大程度上杜絕井場用油被盜的現象；虛擬儀器具有強大的功能，能輕鬆地將多個測量設備集成到單個系統中，今後將該系統與其他井場設備的測控系統通過虛擬儀器集成到一個系統中，使工作人員在同一個測控面板上完成對多個設備的實時監測和控制，實現鑽井系統更高程度的自動化，進一步提高工作效率和工作質量。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構原理圖。
圖2為本實用新型的測控系統原理圖。
圖3為本實用新型的測控系統顯示面板圖。
具體實施方式
下面參照附圖並結合實施例詳述本實用新型。
如圖1所示：一種基於虛擬儀器的高架油罐液位顯示與自動供油系統，包括放置在地面上的低位油罐1與高處的高架油罐8，所述的低位油罐1右側安裝有低位浮球式液位傳感器2，低位油罐1頂部開有低位油罐呼吸閥3，低位油罐1左上方分別連接輸油管路4的進油口和卸油管路18的出油口；輸油管路4的出油口和循環管路22的出口合併接入高架油罐8右上方的罐口；高架油罐8的左側安裝有高位浮球式液位傳感器10，正上方設置有高架油罐呼吸閥9；
所述的高架油罐8內側右上方安裝有液位開關max11，右下方安裝液位開關min12，右側中部安裝有溫度傳感器13；
所述的高架油罐8的正下方為出油管路，出油管路分為供油管路14、卸油管路18和循環管路22；
所述的輸油管路4上依次安裝有輸油管電磁閥5、輸油管柴油濾清器6和輸油泵7；
所述的供油管路14上依次安裝有供油管電磁閥15、供油管柴油濾清器16和流量傳感器17；
所述的卸油管路18上依次安裝有卸油管電磁閥19、卸油管柴油濾清器20和卸油泵21；
所述的循環管路22上依次裝有循環油管電磁閥23、加熱裝置24和循環油泵25；
所述的低位油罐呼吸閥3設置在低位油罐1頂部右上方。
所述的輸油管路4的進油口伸入低位油罐1的底部，卸油管路18的出油口伸入低位油罐1的上部。
如圖2所示：
所述的低位浮球式液位傳感器2、高位浮球式液位傳感器10、液位開關max11、液位開關min12、溫度傳感器13與流量傳感器17的信號輸出端連接在測控系統中的數據採集系統上，測控系統的控制系統的信號輸出端通過電磁繼電器與輸油管電磁閥5、輸油泵7、供油管電磁閥15、卸油管電磁閥19、卸油泵21、循環油管電磁閥23、加熱裝置24和循環油泵25的信號輸入端上；測控系統上還設置有顯示裝置。
所述的測控系統包括採集數據的數據採集卡SC，數據採集卡SC將預處理的信號輸入工控機GK，通過LabVIEW軟體平臺CX編程將採集數據經過工控機GK處理後顯示在顯示器XS各個控制項上，工控機GK將控制信號傳送給運動控制卡YK，運動控制卡YK通過電磁繼電器進行控制。
參照圖3，測控面板上左側是顯示控制項區域，可以實時監測到系統的運行狀態，右側是控制控制項區域，可以對該系統進行手動操作。在顯示區域，高架油罐8液位顯示控制項X1和低位油罐1液位顯示控制項X4能實時顯示高架油罐8和低位油罐1的液位信息，高位油罐8液位顯示控制項X1的右側有高液位指示燈控制項X2和低液位指示燈控制項X3，能在高架油罐8的液位超出最大值或最小值時點亮報警，高架油罐溫度計X5能實時顯示高架油罐8的油溫，供油管流量圖X6用於顯示供油管路14的實時流量信息。控制控制項區域的自動/手動切換控制項KZ1用於切換該系統的操作模式，方便工作人員隨時介入操作，輸油控制項KZ2和停止輸油控制項KZ3能分別控制低位油罐1向高架油罐8輸油動作的啟停，最右側的控制項組KZ4→KZ11中的打開控制項和關閉控制項可以分別控制輸油泵7、卸油泵21、循環油泵25、輸油管電磁閥5、供油管電磁閥15、卸油管電磁閥19、循環油管電磁閥23和加熱裝置24的啟停，左側的指示燈用於顯示各個器件的打開和關閉狀態。
本實用新型的工作原理：
在系統運行過程中，當高架油罐8的油位低於規定的值時，可以在顯示器XS上觀察到高架油罐液位顯示控制項X1的液位處於最低位置，低液位的報警燈控制項X3也會亮起，同時會觸發安裝在高架油罐8內底部的液位開關min12，液位開關min12的信號經過數據採集卡SC傳送到工控機GK中，工控機GK將控制信號傳送給運動控制卡YK，運動控制卡YK給電磁繼電器K1和電磁繼電器K2電信號，電磁繼電器K1和電磁繼電器K2得電後閉合，輸油管電磁閥5和輸油泵7打開向高架油罐8輸油，此時在顯示器XS上可以觀察到低液位指示燈控制項X3熄滅，高架油罐8液位顯示控制項X1的液位在逐漸上升。
當高架油罐8的油位上升到最高油位的規定值時，可以看到顯示器XS上高架油罐液位顯示控制項X1的液位處於最高位置，高液位的報警燈控制項X2也會亮起，同時觸發安裝在高架油罐8內右上部的液位開關max11，液位開關max11的信號經過數據採集卡SC傳送到工控機GK中，工控機GK將控制信號傳送給運動控制卡YK，運動控制卡YK給電磁繼電器K1和電磁繼電器K2電信號使之斷開，輸油管電磁閥5和輸油泵7關閉向高架油罐8輸油，此時在顯示器XS上可以觀察到高液位指示燈控制項X2熄滅，高架油罐8液位顯示控制項X1的液位停止上升，停止輸油任務。
當鑽井工作接近尾聲，高架油罐8不再需要加滿油時，在顯示器XS控制面板中將自動/手動切換控制項KZ1調節為手動，打開輸油控制項KZ2給高架油罐8輸油，觀察顯示器XS上高架油罐液位顯示控制項X1液面到達要求的位置後點擊停止輸油控制項KZ3即可。
當井場的鑽井工作結束需要搬遷井場時，需要先將高架油罐8中剩餘的油排入低位油罐1，將顯示器XS中控制面板中的自動/手動切換控制項KZ1調節為手動，操作顯示器XS右側控制項組KZ4→KZ11，使卸油管電磁閥19和卸油泵21處於打開狀態，其他各裝置都處於關閉狀態，此時高架油罐中剩餘的油輸入低位油罐中，最後在控制面板中通過操作卸油泵控制項組KZ5和卸油管電磁閥控制項組KZ9關閉卸油泵19和卸油管電磁閥19，最後退出測控系統，即可開始井場油罐的搬遷工作。
如果供油系統在工作過程中出現故障時，當高架油罐8液面低於最低油位，輸油泵7未開啟給高架油罐8供油，此時可以在顯示器XS上調節自動/手動切換控制項調至手動模式，打開輸油控制項KZ2為高架油罐8供油。在故障排除後調節自動/手動切換控制項KZ1重新切換為自動模式。
在系統運行過程中，流量傳感器17能通過數據採集卡SC將供油管14的流量信息傳輸給工控機GK，最後通過LabVIEW軟體平臺CX實時顯示在顯示器XS中的供油管流量圖X6上，通過供油管流量圖X6記錄的信息，能夠分析得出某一時段的耗油量，也能為井場設備節油技術提供參考。
在系統運行過程中，低位油罐1中的浮球式液位傳感器2將液位信息經過數據採集卡SC輸入工控機GK中，可在顯示器XS中LabVIEW軟體平臺CX上通過低位油罐液位控制項X4觀察到低位油罐1液位，工作人員可根據液位信息預判燃油可使用的時間；當未進行輸油任務時，若低位油罐1的液位仍逐漸下降，可斷定為盜油事件，則可以及時採取措施，懲治不法分子。
在某些環境惡劣的地區，當環境溫度很低時，溫度傳感器13將溫度信息通過數據採集卡SC輸送至工控機GK，可在顯示器XS中LabVIEW軟體平臺CX上觀察到高架油罐溫度計控制項X5指示的溫度較低，此時調節自動/手動切換控制項KZ1為手動模式，打開循環油泵控制項組KZ6和加熱裝置控制項組KZ11為高架油罐8加熱，可在顯示器XS上觀察到高架油罐溫度計控制項X5中數值上升，溫度上升到規定值後，關閉加熱裝置控制項組KZ11和循環油泵控制項組KZ6停止加熱。
本實用新型通過數據採集系統和控制系統組成的測控系統可實現高架油罐液位顯示和自動供油，該裝置安全可靠，能保證井場生產工作的正常進行；基於虛擬儀器的測控系統界面美觀、功能強大，有效降低了工人的工作量，杜絕了盜油現象的發生，為實現鑽井系統更高程度的自動化提供了依據。