原油自動取樣控制裝置的製作方法

2023-05-29 09:04:56 1

專利名稱：原油自動取樣控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種控制裝置，特別涉及一種原油自動取樣控制裝置。
背景技術：
隨著原油計量技術的不斷發展，對原油樣進行準確分析的要求也越來越高，對連續運行的長輸管線如何取得有代表性的原油試樣是至關重要的，也是油田輸油管理的重要要求。目前我國原油及液體石油產品管線取樣大都採用手工取樣方法，手工取樣的缺陷是由於其取樣頻率小，易受輸油工況及人為因素等影響，造成樣品代表性差，而由此引發的交接計量糾紛日益增多。自動取樣無疑是解決此類問題的好方法。然而，目前國內原油自動取樣器取樣過程多由集成電路設計的控制儀器控制，只能按照預先設定來抽取輸油管線中的原油，無法根據輸油工況實時調整取樣，且故障率較高，維修護理過程繁瑣。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種原油自動取樣控制裝置，由PLC (可編程邏輯控制器)控制，使循環泵與取樣泵的流量能夠按比例同步跟蹤主輸油管道流量，實現對原油自動取樣的精確控制。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種原油自動取樣控制裝置，所述控制裝置包含PLC控制器，其對所述取樣器從主輸油管道上按流量比例進行原油取樣的過程進行控制；所述取樣器，包含與所述主輸油管道連接的循環管路，使原油在所述循環管路中流動的循環泵，以及與所述循環管路連接、輸送原油樣品的取樣泵；所述PLC控制器與所述取樣泵連接，控制所述取樣泵的輸出流量與所述主輸油管道的原油流量成比例控制。所述PLC控制器與所述循環泵連接，控制所述循環泵輸出的所述循環管路中的原油流速與所述主輸油管道的原油流速相同，且所述循環泵的輸出流量與所述主輸油管道的原油流量成比例控制。所述主輸油管道上設置有流量計；所述PLC控制器與該流量計連接，接收其發送的所述主輸油管道的原油流量，作為取樣流量比例控制的參考值。所述循環管路上設置有流量開關；所述PLC控制器與所述流量開關連接，接收並監控其發送的所述循環管路中的原油流量狀態信號。所述循環管路上設置有若干原油狀態檢測裝置，其與所述PLC控制器分別連接， 向其發送所述循環管路中原油的取樣狀態參數；根據所述取樣狀態參數，所述PLC控制器驅動所述取樣器進行調整，使所述取樣狀態參數與所述主輸油管道中的原油狀態參數相符合；[0014]所述原油狀態檢測裝置，包含壓力變送器和溫度變送器。所述取樣器還包含若干取樣瓶；所述若干取樣瓶，通過對應設置的若干採樣電磁閥，分別與所述取樣泵的輸出端連接；在所述電磁閥開啟時，所述取樣泵向所述取樣瓶中注入原油樣品；所述PLC控制器，分別與所述若干採樣電磁閥連接，並控制所述若干採樣電磁閥的開啟或關閉。所述取樣瓶上設置有電子稱重裝置；所述PLC控制器分別與所述電子稱重裝置連接，接收並監控其發送的所述取樣瓶的重量數據；所述PLC控制器，通過比對所述取樣瓶的實時重量與空瓶重量，判斷所述取樣瓶中採集的樣品量。所述循環管路上設置有帶差壓變送器的過濾器；所述PLC控制器與所述差壓變送器連接，並監控所述過濾器兩側的差壓值。所述取樣器還包含與所述循環管路連通的清洗系統；所述PLC控制器與所述清洗系統連接，並監控所述清洗系統中的介質液位。 所述PLC控制器還與一人機界面連接；通過所述人機界面，向所述PLC控制器給出操作命令或進行控制參數的調整；所述PLC控制器，控制所述取樣過程中狀態參數或報警信號或操作命令在所述人機界面上的輸出顯示。與現有技術相比，本實用新型所述原油自動取樣控制裝置，其優點在於本實用新型使用通用性強、可靠性高的PLC控制器，對原油自動取樣進行精確控制。由於主輸油管道中流量不斷變化，為使取樣器能夠按照流量比例進行全自動取樣，在所述PLC控制器的控制下，使所述循環泵及取樣泵的流量按比例同步追蹤主輸油管道流量，尤其是所述取樣泵的流量控制精度應滿足系統要求，以保證取樣時循環管路中的原油狀態，與主輸油管道中流過的原油真實狀態相符合，使所取樣的原油樣品具有很好的代表性。所述PLC控制器具有樣品管理及報警指示等控制功能；配合人機界面，還可實現取樣過程中參數顯示、狀態顯示、控制維護等操作。

圖1是本實用新型所述控制裝置與原油自動在線取樣器的連接關係示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1所示，原油自動在線取樣器，可帶壓操作從主輸油管道40上按流量比例自動進行原油取樣。本實用新型所述控制裝置，使用可編程邏輯控制器(以下簡稱PLC控制器 10)構成，對所述取樣器的自動取樣過程進行控制。所述取樣器通過一循環管路與主輸油管道40連接，在循環泵33作用下，原油依次經過所述循環管路的取樣口 31、過濾器32、循環泵33、流量開關34、回流口 38，流回所述主輸油管道40中；一取樣泵35與該循環管路連接，輸送原油樣品至兩個取樣瓶36中。所述PLC控制器10，還與一人機界面20 (HMI)連接。工作人員通過所述人機界面 20，向PLC控制器10給出操作命令或進行控制參數的調整。由所述PLC控制器10，控制上述取樣控制過程中涉及的所有狀態參數或報警信號或操作命令等在所述人機界面20上的輸出顯示。具體地，在所述主輸油管道40上設置有混合器41，對原油均質進行混合。所述取樣口 31，插設在主輸油管道40中、混合器41的下遊。所述過濾器32兩側設置球閥311、331，並分別與所述取樣口 31和循環泵33連接。 所述PLC控制器10，與該過濾器32上設置的一差壓變送器321連接，接收所述過濾器32兩側的差壓值，方便對所述過濾器32的使用狀態進行監控。當壓差超過設定閾值時，所述PLC 控制器10將給出報警信號，提請工作人員進行處理。所述循環泵33，其輸入端的管道與三通球閥37的其中一個輸入口連接，輸出端的管道與該三通球閥37的另一輸入口連接；三通球閥37的輸出口通過一球閥381，與所述回流口 38連接。所述PLC控制器10，與所述主輸油管道40上設置的一流量計42連接，接收主輸油管道40中的原油流量，作為取樣流量比例控制的參考值。所述循環泵33的電機由所述PLC控制器10控制，在異步電機變頻器控制方式下工作，確保所述循環管路中的原油流速與主輸油管道40中流速一致，並且，所述循環泵33 的流量與所述主輸油管道40的原油流量成比例控制。所述流量開關34、一壓力變送器341、一溫度變送器342，設置在所述循環泵33下遊至三通球閥37的循環管路部分，並分別與所述PLC控制器10連接，向其發送所述循環管路中流動原油的取樣狀態參數。其中，所述流量開關34向PLC控制器10，發送所述循環管路中是否有原油流動的數字量信號，即循環管路中有流量時向PLC控制器10輸出0N，無流量時輸出OFF並由PLC 控制器10輸出報警信號。所述壓力變送器341和溫度變送器342，分別向所述PLC控制器 10發送循環管路中原油壓力及溫度的(T20mA的模擬量信號。由所述PLC控制器10驅動所述取樣器進行自動調節，使取樣時循環管路中的原油狀態，與所述主輸油管道40中的原油狀態相一致；因而，取樣瓶36中原油樣品才能代表在取樣時主輸油管道40中流過的原油的真實狀態。所述取樣泵35的輸入端，也設置在上述循環泵33下遊至三通球閥37的循環管路部分；與其輸出端連接的管路上，對應設置有兩個採樣電磁閥351，分別與所述兩個取樣瓶 36連接。所述取樣泵35採用精密齒輪計量泵。所述PLC控制器10與所述取樣泵35連接， 向其發送(T20mA的控制信號，驅動該取樣泵35的步進電機工作，從而對其輸出的原油流量精確控制，使該流量能按比例同步跟蹤所述主輸油管道40的流量。所述採樣電磁閥351使用防爆電控閥，與所述PLC控制器10連接。所述PLC控制器10輸出開關量控制信號，驅動所述採樣電磁閥351定時打開，向取樣瓶36中注入原油樣品；達到要求的液位時，控制所述採樣電磁閥351關閉。取樣剩餘的原油流回所述循環管路上。所述兩個取樣瓶36底部對應設置有電子稱重裝置361，並分別與所述PLC控制器 10連接，向其發送所述取樣瓶36的重量數據。所述PLC控制器10，通過比對所述取樣瓶36 的實時重量與空瓶重量，判斷該取樣瓶36中是否已採集到足夠的樣品量。若取樣品中液位超過設定高度時，所述PLC控制器10將給出報警信號。所述取樣器，還包含與所述PLC控制器10連接的一清洗系統39，其通過一球閥 391設置在所述循環管路上、所述循環泵33的輸入端位置。所述PLC控制器10監控該清洗系統39中的介質液位，實現對所述清洗系統39的狀態監控。本實用新型所述控制裝置的電源容量交流220V、1000W，並使用24V的直流作基礎控制電源。所述PLC控制器10使用PLC S214XP作為其主控CPU，其與所述人機界面20之間使用PPI通訊協議。所述人機界面20上，輸出顯示有如主輸油管中原油流量的瞬時值，循環泵33的轉速百分數，取樣泵35的轉速及流量百分數，主輸油管道40壓力，過濾器32兩側的差壓值， 取樣瓶36中樣品液位的棒圖及百分高度值，清洗系統39中介質液位，各時段取樣瓶36的數量統計等狀態參數，以及時鐘、日曆等數據。所述人機界面20上還輸出顯示有上述取樣過程中循環泵33、取樣泵35、流量開關34等的運行狀態。根據上述狀態參數，工作人員可通過所述人機界面20，實現取樣控制、參數設定、 單機試驗和復位、數據統計以及清洗維護等操作命令的輸入。當流量開關34未監測到循環管路中有原油流量，或取樣瓶36高液位，或過濾器32 壓差超過限定，以及電壓非正常等情況時，所述PLC控制器10發出報警信號，使報警指示燈亮，並支持在人機界面20上對故障的具體說明和發生時間等進行查詢。綜上所述，本實用新型所述原油自動取樣控制裝置，使用通用性強、可靠性高的 PLC控制器10，對原油自動取樣進行精確控制。由於主輸油管道40中流量不斷變化，為使取樣器能夠按照流量比例進行全自動取樣，在所述PLC控制器10的控制下，使所述循環泵 33及取樣泵35的流量按比例同步追蹤主輸油管道流量，尤其是所述取樣泵35的流量控制精度應滿足系統要求，以保證取樣時循環管路中的原油狀態，與主輸油管道40中流過的原油真實狀態相符合，使所取樣的原油樣品具有很好的代表性。所述PLC控制器10具有樣品管理及報警指示等控制功能；配合人機界面20，還可實現取樣過程中參數顯示、狀態顯示、 控制維護等操作。儘管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求1. 一種原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述控制裝置包含PLC控制器(10)，其對所述取樣器從主輸油管道(40)上按流量比例進行原油取樣的過程進行控制；所述取樣器，包含與所述主輸油管道(40)連接的循環管路，使原油在所述循環管路中流動的循環泵(33)，以及與所述循環管路連接、輸送原油樣品的取樣泵(35)；所述PLC控制器(10 )與所述取樣泵(35 )連接，控制所述取樣泵(35 )的輸出流量與所述主輸油管道(40)的原油流量成比例控制。
2.如權利要求1所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述PLC控制器(10)與所述循環泵(33)連接，控制所述循環泵(33)輸出的所述循環管路中的原油流速與所述主輸油管道(40)的原油流速相同，且所述循環泵(33)的輸出流量與所述主輸油管道(40)的原油流量成比例控制。
3.如權利要求2所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述主輸油管道(40)上設置有流量計(42);所述PLC控制器(10)與該流量計(42)連接，接收其發送的所述主輸油管道(40)的原油流量，作為取樣流量比例控制的參考值。
4.如權利要求3所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述循環管路上設置有流量開關(34);所述PLC控制器(10)與所述流量開關(34)連接，接收並監控其發送的所述循環管路中的原油流量狀態信號。
5.如權利要求3所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述循環管路上設置有若干原油狀態檢測裝置，其與所述PLC控制器(10)分別連接，向其發送所述循環管路中原油的取樣狀態參數；所述原油狀態檢測裝置，包含壓力變送器(；341)和溫度變送器(342 )。
6.如權利要求3所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述取樣器還包含若干取樣瓶(36)；所述若干取樣瓶(36)，通過對應設置的若干採樣電磁閥(351)，分別與所述取樣泵 (35)的輸出端連接；在所述電磁閥(351)開啟時，所述取樣泵(35)向所述取樣瓶(36)中注入原油樣品；所述PLC控制器(10)，分別與所述若干採樣電磁閥(351)連接，並控制所述若干採樣電磁閥(351)的開啟或關閉。
7.如權利要求6所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述取樣瓶(36)上設置有電子稱重裝置(361);所述PLC控制器(10)分別與所述電子稱重裝置(361)連接，接收並監控其發送的所述取樣瓶(36)的重量數據。
8.如權利要求3所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述循環管路上設置有帶差壓變送器的過濾器(32)；所述PLC控制器(10)與所述差壓變送器連接，並監控所述過濾器(32)兩側的差壓值。
9.如權利要求3所述原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述取樣器還包含與所述循環管路連通的清洗系統(39);所述PLC控制器(10)與所述清洗系統(39)連接，並監控所述清洗系統(39)中的介質液位。
10.如權利要求1至9中任意一項原油自動取樣控制裝置，其特徵在於，所述PLC控制器(10)還與一人機界面(20)連接；所述PLC控制器(10)，控制所述取樣過程中狀態參數或報警信號或操作命令在所述人機界面(20)上的輸出顯示。
專利摘要本實用新型涉及一種原油自動取樣控制裝置，包含PLC控制器和人機界面HMI，用於對取樣器從主輸油管道上按流量比例進行原油取樣的過程進行控制；取樣器通過循環管路與主輸油管道連接，還設置有取樣泵與循環管路連接，進行原油樣品的輸送；所述PLC控制器與取樣泵連接，控制其輸出流量與主輸油管道的原油流量成比例控制。在PLC控制器的控制下，循環泵的輸出樣品流速與主輸油管道的原油流速相同，循環泵及取樣泵的流量能夠按比例同步追蹤主輸油管道流量，因此所取樣的原油樣品具有很好的代表性。PLC控制器通用性強、可靠性高，具有樣品管理及報警指示等控制功能；由人機界面HMI實現取樣過程中參數顯示、狀態顯示、控制維護等操作。
文檔編號G01N1/14GK202002822SQ20102063986
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者傅亞鐵, 李歡 申請人:上海高橋捷派克石化工程建設有限公司