一种井场原油加热装置和系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种井场原油加热装置和系统，属于自动控制领域。所述装置包括集热器、储存集热器收集的太阳能的集热水箱、与输油管道中的原油进行热交换的换热水箱、集热循环泵、加热循环泵、电加热器、传感器组、控制模块以及电源模块；集热器和集热水箱通过集热循环泵连通，集热水箱和换热水箱通过加热循环泵连通，换热水箱设置在输油管道的外部，电加热器设置在换热水箱中；传感器组测量集热器温度、集热水箱温度、以及原油出口温度；控制模块分别与传感器器组、集热循环泵、加热循环泵和电加热器电连接，并根据传感器组测得的集热器温度、集热水箱温度、原油出口温度控制集热循环泵、加热循环泵和电加热器的启停。本实用新型降低能源消耗。
【专利说明】一种井场原油加热装置和系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自动控制领域，特别涉及一种井场原油加热装置和系统。
【背景技术】
[0002]我国西部油田地域广阔，采用管道输油的各个采油井场和站点间距较大，在气温较低的时候，原油在输送过程中会发生结蜡，不但造成输送管道的堵塞、原油产量减少、抽油机的负载和能耗增加，而且还增加了管道解堵施工作业和化学药剂的消耗。
[0003]为了防止原油在输送过程中结蜡，通常会在井场对原油进行加热，使原油温度在输送管道中不会低至结蜡。现有的井场原油加热装置为简易水套炉或者电磁加热装置。
[0004]在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]简易水套炉和电磁加热装置都不能对原油温度进行精确控制，如果加热温度过高，会造成能源的消耗，如果加热温度过低，达不到防止原油在输送过程中结蜡的目的。
实用新型内容
[0006]为了解决现有技术不能对原油温度进行精确控制、能耗大的问题，本实用新型实施例提供了一种井场原油加热装置和系统。所述技术方案如下:
[0007]—方面，本实用新型实施例提供了一种井场原油加热装置，所述装置包括集热器、储存所述集热器收集的太阳能的集热水箱、与输油管道中的原油进行热交换的换热水箱、集热循环泵、加热循环泵、电加热器、传感器组、控制模块以及电源模块；
[0008]所述集热器和所述集热水箱通过所述集热循环泵连通，所述集热水箱和所述换热水箱通过所述加热循环泵连通，所述换热水箱设置在所述输油管道的外部，所述电加热器设置在所述换热水箱中；
[0009]所述传感器组包括测量所述集热器温度的第一传感器、测量所述集热水箱温度的第二传感器、以及测量所述原油出口温度的第三传感器；
[0010]所述控制模块分别与所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接，并根据所述第一传感器测得的所述集热器温度和所述第二传感器测得的所述集热水箱温度控制所述集热循环泵的启停，根据所述第二传感器测得的集热水箱温度和所述第三传感器测得的所述原油出口温度控制所述加热循环泵的启停和所述电加热器的启停；
[0011]所述电源模块分别与所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接，并为所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵、以及所述电加热器供电。
[0012]在第一种可能的实现方式中，所述传感器组还包括测量原油入口温度的第四传感器和测量环境温度的第五传感器，所述控制模块还分别与所述第四传感器、所述第五传感器电连接，并根据所述第四传感器测得的原油入口温度和所述第五传感器测得的环境温度设置所述原油出口温度最高值和所述原油出口温度最低值。[0013]在第二种可能的实现方式中，所述传感器组还包括测量所述集热水箱水位的第六传感器和报警模块，所述控制模块还分别与所述第六传感器、所述报警模块电连接，并当所述第六传感器测得的所述集热水箱水位低于设定的水箱低水位报警值时，或当所述第六传感器测得的所述集热水箱水位高于设定的水箱高水位报警值时，控制所述报警模块发出报
警信号。
[0014]在第三种可能的实现方式中，所述传感器组还包括测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，所述控制模块还与所述第七传感器电连接，并当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的系统防冻开启温度值时，控制所述集热循环泵开始运行，当所述集热循环泵的运行时间达到设定的系统防冻开启时间值时，控制所述集热循环泵停止运行。
[0015]进一步地，所述装置还包括伴热带，所述伴热带设置在所述水管上，所述控制模块还与所述伴热带电连接，并当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的伴热带工作温度值时，控制所述伴热带开始运行，当所述伴热带的运行时间达到设定的伴热带开启时间值时，控制所述伴热带停止运行。
[0016]在第四种可能的实现方式中，所述装置还包括柜体和柜体加热器，所述控制模块位于所述柜体中，所述控制模块还与所述柜体加热器电连接；
[0017]所述传感器组还包括测量所述柜体温度的第八传感器，所述控制模块还与所述第八传感器电连接，并当所述第八传感器测得的所述柜体温度小于设定的柜体开启温度值时，控制所述柜体加热器开始运行，在所述柜体加热器开始运行之后，当所述第八传感器测得的所述柜体温度大于设定的柜体加热器关闭温度值时，控制所述柜体加热器停止运行。
[0018]在第五种可能的实现方式中，所述装置还包括显示模块、输入模块和报警模块中的一种或多种，所述显示模块显示所述传感器组测得的数值、设定的参数值、所述集热循环泵的运行情况、所述加热循环泵的运行情况、以及所述电加热器的运行情况，所述输入模块接收人工指令，所述报警模块在所述控制模块的控制下进行报警，所述控制模块还分别与所述显示模块、所述输入模块、所述报警模块电连接。
[0019]在第六种可能的实现方式中，所述装置还包括备用电加热器，所述备用电加热器设置在所述换热水箱中，所述控制模块还分别与所述备用电加热器电连接，并当所述电加热器的运行时间达到设定的第一时间值时，若所述原油出口温度小于设定的原油出口温度最高值时，控制所述备用电加热器开始运行，当所述备用电加热器的运行时间达到设定的第二时间值时，控制所述备用电加热器停止运行。
[0020]在第七种可能的实现方式中，所述装置还包括备用集热循环泵，所述传感器组还包括测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，和/或所述装置还包括备用加热循环泵，所述传感器组还包括测量换热水箱温度的第九传感器，所述集热器和所述集热水箱通过所述备用集热循环泵连通，所述集热水箱和所述换热水箱通过所述备用加热循环泵连通，所述控制模块还分别与所述备用集热循环泵、所述备用加热循环泵、所述第七传感器、所述第九传感器电连接，并当所述集热循环泵的运行时间达到设定的水泵自动切换时间值时，若所述第七传感器测得的所述水管温度，与所述集热循环泵开始运行前所述第七传感器测得的所述水管温度之间的差值小于设定的温差阈值，则控制所述备用集热泵开始运行，[0021]在所述备用集热循环泵开始运行之后，当所述集热器温度与所述集热水箱温度之间的差值小于设定的集热停止温差值时，控制所述备用集热循环泵停止运行，
[0022]当所述加热循环泵的运行时间达到所述水泵自动切换时间值时，若所述第九传感器测得的所述换热水箱温度，与所述加热循环泵开始运行前所述第九传感器测得的所述换热水箱温度之间的差值小于所述温差阈值，则控制所述备用加热循环泵开始运行，
[0023]在所述备用加热循环泵开始运行之后，当所述原油出口温度大于设定的换热温度最高值时，或在所述电加热器开始运行之后，控制所述备用加热循环泵停止运行。
[0024]在第七种可能的实现方式中，所述电源模块包括主电源、备用电源、以及电源管理单元，所述电源管理模块分别与所述主电源、所述备用电源、所述控制模块连接；当所述主电源故障时，所述电源管理单元切换所述备用电源供电。
[0025]另一方面，本实用新型实施例提供了一种井场原油加热系统，所述系统包括至少一个井场原油加热装置和上位机，所述井场原油加热装置为前述井场原油加热装置，所述井场原油加热装置与所述上位机通信连接。
[0026]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0027]通过控制模块根据传感器组测得的集热器温度、集热水箱温度、原油出口温度控制集热循环泵、加热循环泵、电加热器的启停，进而控制井场原油的温度，将油温控制在一定范围内，达到对油温的精确控制和恒定控制，在保证原油在输送过程中不结蜡的情况下，降低能源的消耗。而且集热器、集热水箱、换热水箱、以及电加热器，与简易水套炉相比，安全性较高，并且利用太阳能加热原油，减少了对煤等不可再生资源的消耗和对环境的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
[0029]图1是本实用新型实施例一提供的一种井场原油加热装置的结构示意图；
[0030]图2是本实用新型实施例二提供的一种井场原油加热装置的结构示意图；
[0031]图3是本实用新型实施例三提供的一种井场原油加热系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0033]实施例一
[0034]本实用新型实施例提供了一种井场原油加热装置，参见图1，该装置包括集热器1、集热水箱2、换热水箱3、集热循环泵4、加热循环泵5、电加热器6、传感器组7、控制模块8以及电源模块9。
[0035]在本实施例中，集热器I收集太阳能，集热水箱2储存所述集热器收集的太阳能，换热水箱3与输油管道10中的原油进行热交换，集热循环泵4将集热器I中的水与集热水箱2中的水进行交换，加热循环泵5将集热水箱2中的水与换热水箱3中的水进行交换，电加热器6加热换热水箱3中的水。
[0036]集热器I和集热水箱2通过集热循环泵4连通，集热水箱2和换热水箱3通过加热循环泵5连通，换热水箱3设置在井场的输油管道10的外部，电加热器6设置在换热水箱3中。具体地，换热水箱3可以设置在集热水箱2的下方，设置在换热水箱3中的输油管道10为盘管。
[0037]传感器组7包括测量集热器温度的第一传感器、测量集热水箱温度的第二传感器、以及测量原油出口温度的第三传感器。控制模块8分别与第一传感器、第二传感器、第三传感器、集热循环泵4、加热循环泵5和电加热器6电连接，并根据第一传感器测得的集热器温度和第二传感器测得的集热水箱温度控制集热循环泵4的启停，根据第二传感器测得的集热水箱温度和第三传感器测得的原油出口温度控制加热循环泵5的启停和电加热器6的启停。电源模块9分别与控制模块8、集热循环泵4、加热循环泵5和电加热器电6连接，并为控制模块8、集热循环泵4、加热循环泵5、以及电加热器6供电。
[0038]下面简单介绍一下本实用新型提供的井场原油加热装置的工作原理:
[0039]当太阳光充足时，集热器I吸收太阳光的能量，使集热器I中的水温度升高，将太阳光中的热能(太阳能)收集起来。
[0040]当第一传感器测得的集热器温度与第二传感器测得的集热水箱温度之间的差值大于设定的集热开始温差值时，控制模块8控制集热循环泵4开始运行，集热循环泵4将集热器I中的水与集热水箱2中的水进行交换，使集热器I收集的太阳能存储起来。在集热循环泵4开始运行之后，当集热器温度与集热水箱温度之间的差值小于设定的集热停止温差值时，或当集热水箱温度大于设定的集热水箱温度最高值时，控制模块8控制集热循环泵4停止运行。
[0041]当原油出口温度小于设定的原油出口温度最低值、集热水箱温度大于原油出口温度时，控制模块8控制加热循环泵5开始运行，加热循环泵5将集热水箱2中的水与换热水箱3中的水进行交换，换热水箱3中的水和设置于换热水箱3中的输油管道11中的原油进行热交换，原油温度随着换热水箱温度的改变而改变。在加热循环泵5开始运行之后，当原油出口温度大于设定的原油出口温度最高值时，控制模块8控制加热循环泵5停止运行。
[0042]当加热循环泵5的运行时间达到设定的水泵开启时间值(如5分钟)时，若原油出口温度小于原油出口温度最低值时，控制模块8控制电加热器6开始运行，并控制加热循环泵5停止运行，电加热器6加热换热水箱3中的水，使原油温度升高。当电加热器6的运行时间达到设定的第一时间值时，若原油出口温度大于原油出口温度最高值时，控制模块8控制电加热器6停止运行。
[0043]需要说明的是，集热开始温差值、集热停止温差值、集热水箱温度最高值、原油出口温度最低值、原油出口温度最高值、水泵开启时间值、第一时间值为设定的参数值，集热开始温差值大于集热停止温差值，原油出口温度最低值小于原油出口温度最高值。
[0044]本实用新型实施例通过控制模块根据传感器组测得的集热器温度、集热水箱温度、原油出口温度控制集热循环泵、加热循环泵、电加热器的启停，进而控制井场原油的温度，将油温控制在一定范围内，达到对油温的精确控制和恒定控制，在保证原油在输送过程中不结蜡的情况下，降低能源的消耗。而且集热器、集热水箱、换热水箱、以及电加热器，与简易水套炉相比，安全性较高，并且利用太阳能加热原油，减少了对煤等不可再生资源的消耗和对环境的污染。
[0045]实施例二
[0046]本实用新型实施例提供了一种井场原油加热装置，参见图2，该装置包括集热器
1、集热水箱2、换热水箱3、集热循环泵4、加热循环泵5、电加热器6、传感器组7、控制模块8以及电源模块9。
[0047]在本实施例中，集热器I收集太阳能，集热水箱2储存所述集热器收集的太阳能，换热水箱3与输油管道10中的原油进行热交换，集热循环泵4将集热器I中的水与集热水箱2中的水进行交换，加热循环泵5将集热水箱2中的水与换热水箱3中的水进行交换，电加热器6加热换热水箱3中的水。
[0048]集热器I和集热水箱2通过集热循环泵4连通，集热水箱2和换热水箱3通过加热循环泵5连通，换热水箱3设置在井场的输油管道10的外部，电加热器6设置在换热水箱3中。具体地，换热水箱3可以设置在集热水箱2的下方，设置在换热水箱3中的输油管道10为盘管。
[0049]传感器组7包括测量集热器温度的第一传感器、测量集热水箱温度的第二传感器、以及测量原油出口温度的第三传感器。控制模块8分别与第一传感器、第二传感器、第三传感器、集热循环泵4、加热循环泵5和电加热器6电连接，并根据第一传感器测得的集热器温度和第二传感器测得的集热水箱温度控制集热循环泵4的启停，根据第二传感器测得的集热水箱温度和第三传感器测得的原油出口温度控制加热循环泵5的启停和电加热器6的启停。电源模块9分别与控制模块8、集热循环泵4、加热循环泵5和电加热器电6连接，并为控制模块8、集热循环泵4、加热循环泵5、以及电加热器6供电。
[0050]进一步地，当换热水箱3设置在集热水箱2的下方时，控制模块8可以当第一传感器测得的集热水箱温度小于设定的集热水箱温度最低值时，控制电加热器6开始运行，在电加热器6的运行时间达到第一时间时，控制电加热器6停止运行。
[0051]可选地，控制模块8可以包括继电器组和控制器，使该装置的成本较低，易于维护。具体地，控制器可以为PLC (Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)。容易知道，控制模块8也可以为开关电路，本实用新型并不限制于此。
[0052]可选地，电源模块9可以包括主电源、备用电源、以及电源管理模块。当主电源故障时，电源管理模块切换备用电源供电，保证该装置的正常运行不受到电源故障的影响。
[0053]具体地，电源管理模块分别与主电源、备用电源、控制模块8连接。
[0054]在本实施例的一种实现方式中，该传感器组7还可以包括测量原油入口温度的第四传感器和测量环境温度的第五传感器，控制模块8还分别与第四传感器、第五传感器电连接，并根据第四传感器测得的原油入口温度和第五传感器测得的环境温度设置原油出口温度最高值和原油出口温度最低值，该设置可以定期执行，使电加热器在夏冬两季可以采用不同的启停标准，节省能源。如原油出口温度最低值在夏季为30°C _35°C，在冬季为400C -55°C。通常将原油出口温度最高值和原油出口温度最低值之间的差值设定为3-5°C，如原油出口温度最高值为43°C，原油出口温度最低值为40°C。
[0055]举例来说，将原油入口温度的平均值分为六个第一区间:0-10、10-15、15-20、20-25、25-30、30-60，每个第一区间依次代表+25、+20、+15、+10、+5、+0 ;将环境温度的平均值分为六个第二区间:小于(_20)、(-20)- (-10)、(-10)-0、0-10、10-20、大于20，每个第二区间依次代表+25、+20、+15、+10、+5、+0 ;原油出口温度最低值等于原油入口温度+第一区间增加的值+第二区间增加的值。例如，原油入口温度的平均值为17°C，环境温度的平均值为16°C，则原油出口温度最低值设为17+15+5=37°C。
[0056]在本实施例的另一种实现方式中，传感器组7还可以包括测量集热水箱水位的第六传感器和报警模块11，控制模块8还分别与第六传感器、报警模块11电连接，并当第六传感器测得的集热水箱水位低于设定的水箱低水位报警值时，或当第六传感器测得的集热水箱水位高于设定的水箱高水位报警值时，控制报警模块11发出报警信号，提醒工作人员补水或停止补水。其中，水箱低水位报警值、水箱高水位报警值为设定的参数值，水箱低位报警值小于水箱高位报警值。另外，由于集热水箱2和换热水箱3之间是连通的，因此只需要对集热水箱2补水即可弥补集热水箱2和/或换热水箱3中由于水蒸发等原因造成的缺水。
[0057]在本实施例的又一种实现方式中，传感器组7还可以包括测量集热器I与集热水箱2之间的水管温度的第七传感器，控制模块8还与第七传感器电连接，并当第七传感器测得的水管温度小于设定的系统防冻开启温度值时，控制集热循环泵4开始运行，当集热循环泵4的运行时间达到设定的系统防冻开启时间值时，控制集热循环泵4停止运行，防止水管中的水冻住。其中，系统防冻开启温度值、系统防冻开启时间值为设定的参数值。
[0058]进一步地，该装置还可以包括伴热带12，伴热带12设置在水管上，控制模块8还与伴热带12与控制模块8连接，并当水管温度小于设定的伴热带温度工作温度值时，控制伴热带12开始运行，当伴热带12的运行时间达到设定的伴热带开启时间值时，控制伴热带12停止运行，防止水管中的水冻住。其中，伴热带工作温度值、伴热带开启时间值为设定的参数值，伴热带工作温度值小于系统防冻开启温度值。
[0059]在本实施例的又一种实现方式中，该装置还可以包括柜体13和柜体加热器14，控制模块8位于柜体13中，控制模块8还与柜体加热器14电连接。传感器组I还可以包括测量柜体温度的第八传感器，控制模块8还与第八传感器电连接，并当第八传感器测得的柜体温度小于设定的柜体加热器开启温度值时，控制柜体加热器14开始运行，在柜体加热器14开始运行之后，当第八传感器测得的柜体温度大于设定的柜体加热器关闭温度值时，控制柜体加热器14停止运行，为控制模块8提供适宜的工作温度。其中，柜体加热器开启温度值、柜体加热器关闭温度值为设定的参数值，柜体加热器开启温度值小于柜体关闭温度值，如柜体加热器开启温度值为2°C，柜体加热器关闭温度值为5°C。
[0060]在本实施例的又一种实现方式中，该装置还可以包括显示模块15、输入模块16和报警模块11中的一种或多种，控制模块8还分别与显示模块15、输入模块16、报警模块11电连接。显示模块15显示传感器组7测得的数值、设定的参数值、集热循环泵4的运行情况、加热循环泵5的运行情况、以及电加热器6的运行情况，使工作人员得知传感器组7测得的数值等信息。输入模块16接收人工指令，包括参数值修改指令、集热循环泵运行指令、加热循环泵运行指令、电加热器运行指令，使工作人员对该装置的运行进行控制。报警模块11在控制模块8的控制下进行报警，如当电源模块9故障时，发出报警信号，使工作人员及时得知电源模块9发生了故障，从而进行更换电源模块的处理。
[0061]可选地，显示模块15可以为显示屏，输入模块16可以为触摸屏或开关组，报警装置11可以为显示灯组。[0062]具体地，开关组控制集热循环泵4、加热循环泵5、加热循环泵6中的一个或多个的启停，开关组与控制模块8连接，人工控制集热循环泵4、加热循环泵5、电加热器6中的一个或多个的启停。
[0063]容易知道，开关组中开关的数量可以根据加热井场原油的集热循环泵4、加热循环泵5、以及电加热器6等设备的数量确定，一个开关对应一个设备，如当井场原油加热装置包括一个集热循环泵4、一个加热循环泵5、以及一个电加热器6时，开关组中开关的数量为3，且一个开关对应集热循环泵4，另一个开关对应加热循环泵5，又一个开关对应电加热器6。
[0064]可选地，开关组中的开关可以为旋钮开关，如该旋钮开关包括“自动”、“手动关闭”、“手动启动”三个档位，“自动”档位表示由控制模块8根据传感器组7测得的数值和设定的参数值自动进行控制，“手动关闭”档位表示向控制模块8发送关闭信号，“手动启动”档位表示向控制模块8发送启动信号。
[0065]在本实施例的又一种实现方式中，该装置还可以包括备用集热循环泵、备用加热循环泵和备用电加热器中一种或多种，集热器I和集热水箱2通过备用集热循环泵连通，集热水箱2和换热水箱3通过备用加热循环泵连通，备用电加热器设置在换热水箱3中。当集热循环泵4故障时，备用集热循环泵保证集热器I中的水和集热水箱2中的水能进行交换，当加热循环泵5故障时，备用加热循环泵保证集热水箱2中的水和换热水箱3中的水能进行交换，确保了太阳能加热的正常运作。当电加热器6加热换热水箱3中的水不满足要求(达不到设定的原油出口温度最高值)时，备用电加热器与电加热器6同时加热换热水箱3中的水，提高了电加热的效果。
[0066]当该装置包括备用集热循环泵时，传感器组7还包括测量集热器I和集热水箱2之间的水管温度的第七传感器。当该装置包括备用加热循环泵时，传感器组7还包括测量换热水箱温度的第九传感器。
[0067]具体地，控制模块8分别与备用集热循环泵、备用加热循环泵、第七传感器、第九传感器电连接，并当集热循环泵4的运行时间达到设定的水泵自动切换时间(如2分钟)时，若第七传感器测得的水管温度，与集热循环泵4开始运行前第七传感器测得的水管温度之间的差值小于设定的温差阈值(如rc)，则控制备用集热泵开始运行；在备用集热循环泵开始运行之后，当集热器温度与集热水箱温度之间的差值小于设定的集热停止温差值时，控制备用集热循环泵停止运行。
[0068]当加热循环泵5的运行时间达到水泵自动切换时间值时，若第九传感器测得的换热水箱温度，与加热循环泵开始运行前第九传感器测得的换热水箱温度之间的差值小于温差阈值，则控制备用加热循环泵开始运行；在备用加热循环泵开始运行之后，当所述原油出口温度大于设定的原油出口温度最高值时，控制备用加热循环泵停止运行。
[0069]当电加热器6的运行时间达到设定的第一时间值时，若原油出口温度小于设定的原油出口温度最高值时，控制备用电加热器开始运行；当备用电加热器的运行时间达到设定的第二时间值时，控制备用电加热器停止运行。
[0070]本实用新型实施例通过控制模块根据传感器组测得的集热器温度、集热水箱温度、原油出口温度控制集热循环泵、加热循环泵、电加热器的启停，进而控制井场原油的温度，将油温控制在一定范围内，达到对油温的精确控制和恒定控制，在保证原油在输送过程中不结蜡的情况下，降低能源的消耗。而且集热器、集热水箱、换热水箱、以及电加热器，与简易水套炉相比，安全性较高，并且利用太阳能加热原油，减少了对煤等不可再生资源的消耗和对环境的污染。
[0071]实施例三
[0072]本实用新型实施例提供了一种井场原油加热系统，参见图3，该系统包括至少一个井场原油加热装置31和上位机32。井场原油加热装置31为实施例一或实施例二提供的井场原油加热装置，井场原油加热装置31与上位机32通信连接。
[0073]具体地，上位机32可以接收井场原油加热装置31的传感器组测得的数值、设定的参数值、集热循环泵的运行情况、加热循环泵的运行情况、电加热器的运行情况、电源模块的运行情况，向井场原油加热装置31发送参数值修改指令、集热循环泵运行指令、加热循环泵运行指令、电加热器运行指令。
[0074]可选地，井场原油加热装置31和上位机32之间的通信接口可以为DTU (DataTransfer Unit,数据传输单元)或以太网接口。
[0075]容易知道，上位机32可以根据接收的数据，将该数据以表格或曲线的形式展现出来。
[0076]进一步地，当上位机还接收到井场原油加热装置31的编号时，上位机可以对不止一个井场原油加热装置31进行远程控制。此外，由于井场原油加热装置31的编号与井场原油加热装置31的地理位置之间的对应关系可以预先设定，因此上位机32还可以根据井场原油加热装置31的编号，获取到井场原油加热装置31的地理位置。
[0077]本实用新型实施例通过控制模块根据传感器组测得的集热器温度、集热水箱温度、原油出口温度控制集热循环泵、加热循环泵、电加热器的启停，进而控制井场原油的温度，将油温控制在一定范围内，达到对油温的精确控制和恒定控制，在保证原油在输送过程中不结蜡的情况下，降低能源的消耗。而且集热器、集热水箱、换热水箱、以及电加热器，与简易水套炉相比，安全性较高，并且利用太阳能加热原油，减少了对煤等不可再生资源的消耗和对环境的污染。另外，通过上位机可以对井场原油加热装置进行远程控制，可以对原油温度进行及时和方便的管理，由于油田区域广、位置偏远的地点，因此可以在一定程度上减少人员的配置。
[0078]上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0079]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0080]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种井场原油加热装置，其特征在于，所述装置包括集热器、储存所述集热器收集的太阳能的集热水箱、与输油管道中的原油进行热交换的换热水箱、集热循环泵、加热循环泵、电加热器、传感器组、控制模块以及电源模块； 所述集热器和所述集热水箱通过所述集热循环泵连通，所述集热水箱和所述换热水箱通过所述加热循环泵连通，所述换热水箱设置在所述输油管道的外部，所述电加热器设置在所述换热水箱中； 所述传感器组包括测量所述集热器温度的第一传感器、测量所述集热水箱温度的第二传感器、以及测量所述原油出口温度的第三传感器； 所述控制模块分别与所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接，并根据所述第一传感器测得的所述集热器温度和所述第二传感器测得的所述集热水箱温度控制所述集热循环泵的启停，根据所述第二传感器测得的集热水箱温度和所述第三传感器测得的所述原油出口温度控制所述加热循环泵的启停和所述电加热器的启停； 所述电源模块分别与所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接，并为所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵、以及所述电加热器供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器组还包括测量原油入口温度的第四传感器和测量环境温度的第五传感器，所述控制模块还分别与所述第四传感器、所述第五传感器电连接，并根据所述第四传感器测得的原油入口温度和所述第五传感器测得的环境温度设置所述原油出口温度最高值和所述原油出口温度最低值。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器组还包括测量所述集热水箱水位的第六传感器和报警模块，所述控制模块还分别与所述第六传感器、所述报警模块电连接，并当所述第六传感器测得的所述集热水箱水位低于设定的水箱低水位报警值时，或当所述第六传感器测得的所述 集热水箱水位高于设定的水箱高水位报警值时，控制所述报警模块发出报警信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器组还包括测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，所述控制模块还与所述第七传感器电连接，并当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的系统防冻开启温度值时，控制所述集热循环泵开始运行，当所述集热循环泵的运行时间达到设定的系统防冻开启时间值时，控制所述集热循环泵停止运行。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括伴热带，所述伴热带设置在所述水管上，所述控制模块还与所述伴热带电连接，并当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的伴热带工作温度值时，控制所述伴热带开始运行，当所述伴热带的运行时间达到设定的伴热带开启时间值时，控制所述伴热带停止运行。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括柜体和柜体加热器，所述控制模块位于所述柜体中，所述控制模块还与所述柜体加热器电连接； 所述传感器组还包括测量所述柜体温度的第八传感器，所述控制模块还与所述第八传感器电连接，并当所述第八传感器测得的所述柜体温度小于设定的柜体开启温度值时，控制所述柜体加热器开始运行，在所述柜体加热器开始运行之后，当所述第八传感器测得的所述柜体温度大于设定的柜体加热器关闭温度值时，控制所述柜体加热器停止运行。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示模块、输入模块和报警模块中的一种或多种，所述显示模块显示所述传感器组测得的数值、设定的参数值、所述集热循环泵的运行情况、所述加热循环泵的运行情况、以及所述电加热器的运行情况，所述输入模块接收人工指令，所述报警模块在所述控制模块的控制下进行报警，所述控制模块还分别与所述显示模块、所述输入模块、所述报警模块电连接。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括备用电加热器，所述备用电加热器设置在所述换热水箱中，所述控制模块还与所述备用电加热器电连接，并当所述电加热器的运行时间达到设定的第一时间值时，若所述原油出口温度小于设定的原油出口温度最高值时，控制所述备用电加热器开始运行，当所述备用电加热器的运行时间达到设定的第二时间值时，控制所述备用电加热器停止运行。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括备用集热循环泵，所述传感器组还包括测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，和/或所述装置还包括备用加热循环泵，所述传感器组还包括测量换热水箱温度的第九传感器，所述集热器和所述集热水箱通过所述备用集热循环泵连通，所述集热水箱和所述换热水箱通过所述备用加热循环泵连通，所述控制模块还分别与所述备用集热循环泵、所述备用加热循环泵、所述第七传感器、所述第九传感器电连接，并当所述集热循环泵的运行时间达到设定的水泵自动切换时间值时，若所述第七传感器测得的所述水管温度，与所述集热循环泵开始运行前所述第七传感器测得的所述水管温度之间的差值小于设定的温差阈值，则控制所述备用集热泵开始运行， 在所述备用集热循环泵开始运行之后，当所述集热器温度与所述集热水箱温度之间的差值小于设定的集热停止温差值时，控制所述备用集热循环泵停止运行， 当所述加热循环泵的运行时间达到所述水泵自动切换时间值时，若所述第九传感器测得的所述换热水箱温度，与所述加热循环泵开始运行前所述第九传感器测得的所述换热水箱温度之间的差值小于所述温差阈值，则控制所述备用加热循环泵开始运行， 在所述备用加热循环泵开始运行之后，当所述原油出口温度大于设定的换热温度最高值时，或在所述电加热器开始运行之后，控制所述备用加热循环泵停止运行。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源模块包括主电源、备用电源、以及电源管理单元，所述电源管理模块分别与所述主电源、所述备用电源、所述控制模块连接；当所述主电源故障时，所述电源管理单元切换所述备用电源供电。
11.一种井场原油加热系统，其特征在于，所述系统包括至少一个井场原油加热装置和上位机，所述井场原油加热装置为如权利要求1-10任一项所述的井场原油加热装置，所述井场原油加热装置与所述上位机通信连接。
【文档编号】E21B36/00GK203515479SQ201320563269
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】杨会丰, 曾亚勤, 王林平, 魏立军, 刘一山, 常振武, 张倩, 王曼, 覃川, 晏耿成, 黄娟, 古正富 申请人:中国石油天然气股份有限公司