油罐、壓力罐智能雙控切水器的製作方法
2023-07-15 14:00:31 2
專利名稱：油罐、壓力罐智能雙控切水器的製作方法
技術領域：
本實用新型油罐、壓力罐智能雙控切水器涉及的是一種機械式自動切水器與電子微波式自動控制切水器相結合的智能雙控切水器，特別適用於油罐、液化氣罐、化工產品壓力儲罐自動切水。
背景技術：
目前，石油化工系統油罐、化工產品壓力儲罐普遍採用機械式切水器，機械式切水器根據油和水的比重差通過浮子等獲得力，再通過各種機械傳導來推動閥門。一般浮子不能安裝在油罐內部，還需設置一個小壓力罐與油罐或化工壓力儲罐連成連通器，浮子和機械閥門等安裝在小壓力罐中，這種方法的缺點是1、由於重質油密度比較大，油水比重差很小，不能獲得足夠的力來驅動閥門，所以一般只能用在比較輕質的油品中；2、連通器經常會由於溫度、安裝位置、氣阻等原因產生阻塞，致使切水器不能正常工作，易發生故障，靈敏性和準確性差。
另外，目前採用的機械式切水器都是單獨控制，對於有若干個儲罐的石油化工企業來說，不便於集中管理，遠程控制。
發明內容
本實用新型的目的是針對上述不足之處提供一種油罐、壓力罐智能雙控切水器，將機械式自動切水器與微波測定探頭、電子控制系統相結合，加上有線遠程控制技術，安全可靠，使用方便，可以實現罐區切水系統自動化。
油罐、壓力罐智能雙控切水器是採取以下方案實現的油罐、壓力罐智能雙控切水器結構由機械式自動切水器、微波探頭、現場控制器、中控計算機、防爆電磁閥組成。
機械式自動切水器結構包括壓力罐體、浮筒、槓桿、排水閥。壓力罐體上端設有進液管，頂部設有氣相管，下端設有排液管和排水閥，底端設有排渣口，排水閥進口與排液管相連接。壓力罐體內有浮筒，浮筒內外及連杆適當位置設有活動配重，浮筒的連杆與伸出壓力罐體的槓桿相連。連杆穿過浮筒的中心，下端用連接銷與槓桿相連接，槓桿伸出罐外的一端與排水閥的閥杆相聯，可活套在排水閥的閥杆上。該槓桿以一個短軸為支點，並可繞短軸轉動，短軸固定在排水閥進口法蘭槽口內。排水閥包括閥體、閥杆、閥芯、閥座、彈簧，排水閥的閥杆下端套有與閥體相連的波紋套，槓桿帶動閥杆而產生聯動。排水閥閥座上配有密封墊，閥芯壓在密封面上被密封。排水閥的進口法蘭與壓力罐體排液管出水口法蘭相連，排水閥上端設有出水口法蘭。
微波探頭包括穩壓電路、振蕩及發射接收電路、處理電路和天線，與電壓輸入端相連接的穩壓電路分別與振蕩及發射接收電路和處理電路相連接，振蕩及發射接收電路的信號輸出端與處理電路的輸入端連接，處理電路與信號輸出端連接，將經處理後的信號輸出；振蕩及發射接收電路還與天線相互連接。微波探頭設置在壓力罐體上部。
現場控制器包括傳感器接收電路和信號調製電路、A/D轉換電路、單片機MCU(AT89S52)、通信模塊、執行電路、看門狗、存儲器E2PRM、電源電路。
傳感器接收電路通過信號線和信號調製電路相連，信號調製電路與A/D轉換電路相連，再與單片機MCU相連，單片機MCU通過數據總線與分別與看門狗、存儲器、通信模塊、執行電路相連，防爆電磁閥通過信號線直接與執行電路相連，中控計算機通過485總線(屏蔽雙絞線)與現場各控制器中的通信模塊相連。組成油罐、壓力罐智能雙控切水器控制系統。中控計算機採用工業控制計算機，中控計算機上安裝有切水操作程序軟體和RS232/RS485通信模塊。現場電源為罐區工作電源，根據需要選用交流AC220V或直流DC24V、DC12V等電源。電源電路選取用7805、7905等電源穩壓晶片供給各模塊電源。電源電路電源輸入端與現場電源相連。
傳感器接收電路和信號調製電路包括運算放大器集成晶片、濾波電路、電阻、電位器、穩壓二極體。運算放大器集成晶片可採用AD620、OP07等集成晶片。
存儲器選用由多個6016存儲晶片組成64K空間存放經驗數據供單片機調用。
機械式切水器工作原理本發明自動切水系統用於不同比重的二種或兩種以上不相溶液體的分離，它用全新的方法連續穩定地控制液-液界面，實現液-液自動分離(油和水或氣的自動分離)。本發明利用油、水比重不同而產生的浮力差異使浮筒在立中向上浮動，由槓桿帶動閥杆向下聯動，排水閥開啟，將水排出；當油進入罐體，浮筒浮力減小而下沉，同時閥杆向上回位，排水閥關閉，停止排液，達到集油排水的效果。
微波探頭工作原理微波探頭(也稱為微波傳感器)運用微波自身的特性而設計，具有高穩定、高精度、抗汙染、適應性強、抗幹擾強等特點。
原理介質對微波的吸收正比於介質的介電係數。水的介電係數較大，對微波的吸收很強；油的介電係數較小，對微波的吸收較弱。在相同的溫度下，被測介質吸收的能量越大，發射電路提供的能量就越大，發射電路功率為P＝I×V式中P-發射電路的總功率I-發射電路的總電流V-發射電路的供電電壓發射電路採用穩定的電源供電，發射電路的總功率就隨總電流變化，發射電路的總電流的變化反映出介質的介電係數，從而決定出被測物。實驗也證明，含水量的變化與發射電路總電流的變化基本成線性關係。
本實用新型油罐、壓力罐智能雙控切水器工作原理通過微波探頭送過的信號，經過控制器中的傳感器接收電路和信號調製電路放大將模擬信號送到A/D轉換電路轉換成數位訊號，供單片機MCU分析。單片機MCU結合存儲器中的經驗數據判斷出被監測的對象的環境和狀態，將這些數據通過通信模塊與RS485總線傳輸到中控計算機，操作員能夠實時觀測到現場的狀態。而且現場單片機直接控制現場的執行電路，從而操作防爆電磁閥進行切水操作。
切水器為保證切水過程的安全可靠而採用雙系統保護的智能切水器。以國際最先進的探頭為前端的智能系統實時監控水油狀況並實時傳送到操作室中控計算機反映到崗位，當微波探頭檢測到油水界面時通過控制系統實現切水全過程的自動化。同時又以重力為動力源，應用液體在容器內部的壓強和油水之間的密度差，從而可產生較高的浮力。利用浮體和高靈敏度的槓桿原理，通過放大機構控制特製無背壓閥門開啟和關閉，從而將傳統機械式與先進的電子微波式切水器完美組合，大大提高了整個系統的安全係數。由於在切水管連接虹吸管的問題，方案1在切水器上加設回油管；方案2在切水器上加裝起動閥，在每次切水前啟動切水器上的起動閥。油罐、壓力罐智能雙控切水器，將機械式自動切水器與微波測定探頭、電子控制系統相結合，加上有線遠程控制技術，安全可靠，使用方便，可以實現罐區切水系統自動化。
以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是油罐、壓力罐智能雙控切水器的機械式自動切水器結構示意圖。
圖2是油罐、壓力罐智能雙控切水器的機械式自動切水器排水閥結構示意圖。
圖3是油罐、壓力罐智能雙控切水器的微波探頭電子原理圖。
圖4是油罐、壓力罐智能雙控切水器的現場控制器電子原理圖。
圖5是油罐、壓力罐智能雙控切水器結構及使用狀態示意圖。
具體實施方式
參照附圖1～5，油罐、壓力罐智能雙控切水器結構由機械式自動切水器、微波探頭、現場控制器、中控計算機、防爆電磁閥組成。
機械式自動切水器結構包括壓力罐體2、浮筒3、槓桿9、排水閥4。壓力罐體2上端設有進液管13，頂部設有氣相管14，下端設有排液管6和排水閥4，底端設有排渣口7，排水閥4進口與排液管6相連接。壓力罐體2內有浮筒3，浮筒3內、外及連杆10適當位置設有活動配重11、12，浮筒3的連杆10與伸出壓力罐體的槓桿9相連。連杆10穿過浮筒3的中心，下端用連接銷8與槓桿9相連接，槓桿9伸出罐外的一端與排水閥的閥杆4-9相聯，可活套在排水閥的閥杆4-9上。該槓桿9以一個短軸4-4為支點，並可繞短軸4-4轉動，短軸4-4固定在排水閥4進口法蘭4-3槽口內。排水閥4包括閥體4-8、閥杆4-9、閥芯4-2、閥座4-11、彈簧4-5，排水閥的閥杆4-9下端套有與閥體4-8相連的波紋套4-6，槓桿9帶動閥杆4-9而產生聯動。排水閥閥座4-11上配有密封墊4-10，閥芯4-2壓在密封面上被密封。排水閥的進口法蘭4-3與壓力罐體排液管出水口法蘭5相連，排水閥4上端設有出水口法蘭4-12。閥體4-8下端裝有密封板4-7。微波探頭1設置在壓力罐體2上部。
微波探頭包括穩壓電路、振蕩及發射接收電路、處理電路和天線，與電壓輸入端相連接的穩壓電路分別與振蕩及發射接收電路和處理電路相連接，振蕩及發射接收電路的信號輸出端與處理電路的輸入端連接，處理電路與信號輸出端連接，將經處理後的信號輸出；振蕩及發射接收電路還與天線相互連接。微波探頭設置在壓力罐體上部，用於檢測壓力罐體內油水界面狀況。
現場控制器包括傳感器接收電路和信號調製電路、A/D轉換電路、單片機MCU(AT89S52)、通信模塊、執行電路、看門狗、存儲器E2PRM、電源電路。
傳感器接收電路通過信號線和信號調製電路相連，信號調製電路與A/D轉換電路相連，再與單片機MCU相連，單片機MCU通過數據總線與分別與看門狗、存儲器、通信模塊、執行電路相連，防爆電磁閥通過信號線直接與執行電路相連，中控計算機通過485總線(屏蔽雙絞線)與現場各控制器中的通信模塊相連。組成油罐、壓力罐智能雙控切水器控制系統。中控計算機可採用工業控制計算機，中控計算機上安裝有切水操作程序軟體和RS232/RS485通信模塊。現場電源為罐區工作電源，根據需要選用交流AC220V或直流DC24V、DC12V等電源。電源電路選取用7805、7905等電源穩壓晶片供給各模塊電源。電源電路電源輸入端與現場電源相連。
傳感器接收電路和信號調製電路包括運算放大器集成晶片、濾波電路、電阻、電位器、穩壓二極體。運算放大器集成晶片可採用AD620、OP07等集成晶片。
A/D轉換電路可選用AD0809或其他的八位轉換精度的集成晶片。
單片機MCU可採用ATMEL公司的高性能微處理器AT89S52微處理器。
通信模塊採用美國美信公司RS485通信模塊、MX1483晶片。
執行電路選用具有強弱電隔離功能的固態繼電器。
看門狗選用具有電源電壓檢測、程序狀態檢測功能的專用晶片X5045。
存儲器選用由多個6016存儲晶片組成64K空間存放經驗數據供單片機調用。
權利要求1.一種油罐、壓力罐智能雙控切水器，其特徵在於結構由機械式自動切水器、微波探頭、現場控制器、中控計算機、防爆電磁閥組成；機械式自動切水器結構包括壓力罐體、浮筒、槓桿、排水閥，壓力罐體上端設有進液管，頂部設有氣相管，下端設有排液管和排水閥，排水閥進口與排液管相連接，壓力罐體內有浮筒，浮筒的連杆與伸出壓力罐體的槓桿相連，連杆穿過浮筒的中心，下端用連接銷與槓桿相連接，槓桿伸出罐外的一端與排水閥的閥杆相聯，該槓桿以一個短軸為支點，並可繞短軸轉動，短軸固定在排水閥進口法蘭槽口內；微波探頭包括穩壓電路、振蕩及發射接收電路、處理電路和天線，與電壓輸入端相連接的穩壓電路分別與振蕩及發射接收電路和處理電路相連接，振蕩及發射接收電路的信號輸出端與處理電路的輸入端連接，處理電路與信號輸出端連接，振蕩及發射接收電路還與天線相互連接；微波探頭設置在壓力罐體上部；現場控制器包括傳感器接收電路和信號調製電路、A/D轉換電路、單片機(MCU)、通信模塊、執行電路、看門狗、存儲器、電源電路；傳感器接收電路通過信號線和信號調製電路相連，信號調製電路與A/D轉換電路相連，再與單片機(MCU)相連，單片機(MCU)通過數據總線分別與看門狗、存儲器、通信模塊、執行電路相連，防爆電磁閥通過信號線直接與執行電路相連，中控計算機通過485總線與現場各控制器中的通信模塊相連，組成油罐、壓力罐智能雙控切水器控制系統；中控計算機採用工業控制計算機，現場電源為罐區工作電源，電源電路電源輸入端與現場電源相連。
2.根據權利要求1所述的油罐、壓力罐智能雙控切水器，其特徵在於傳感器接收電路和信號調製電路包括運算放大器集成晶片、濾波電路、電阻、電位器、穩壓二極體。
3.根據權利要求1所述的油罐、壓力罐智能雙控切水器，其特徵在於浮筒內外及連杆設有活動配重。
4.根據權利要求1所述的油罐、壓力罐智能雙控切水器，其特徵在於排水閥包括閥體、閥杆、閥芯、閥座、彈簧，排水閥的閥杆下端套有與閥體相連的波紋套，槓桿帶動閥杆而產生聯動，排水閥閥座上配有密封墊，閥芯壓在密封面上被密封，排水閥的進口法蘭與壓力罐體排液管出水口法蘭相連，排水閥上端設有出水口法蘭。
5.根據權利要求1所述的油罐、壓力罐智能雙控切水器，其特徵在於現場電源選用交流AC220V或直流DC24V、DC12V電源。
專利摘要本實用新型油罐、壓力罐智能雙控切水器涉及的是一種機械式自動切水器與電子微波式自動控制切水器相結合的智能雙控切水器，特別適用於油罐、液化氣罐、化工產品壓力儲罐自動切水。結構由機械式自動切水器、微波探頭、現場控制器、中控計算機、防爆電磁閥組成；機械式自動切水器結構包括壓力罐體、浮筒、槓桿、排水閥；微波探頭包括穩壓電路、振蕩及發射接收電路、處理電路和天線。微波探頭設置在壓力罐體上部；現場控制器包括傳感器接收電路和信號調製電路、A/D轉換電路、單片機(MCU)、通信模塊、執行電路、看門狗、存儲器、現場電源。
文檔編號G05B19/418GK2919325SQ200620070690
公開日2007年7月4日 申請日期2006年3月28日 優先權日2006年3月28日
發明者陳敏君 申請人:陳敏君