专利名称：油气储运原油长输模拟系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种油气储运原油长输模拟系统及方法。
背景技术：
油气储运连接着石油工业内部产、运、销的各个环节，其对从业人员的知识和技能的共性要求越来越多、适应性的要求也愈来愈强，操作人员一个小小的失误或不慎，有可能引发严重的质量事故或安全事故，为国家和人民带来重大的损失，因此油气储运从业人员的上岗知识培训和专业技能培训就显得十分重要，但由于几乎所有的油气储运现场和设施都分布在野外，不可能将培训放到现场进行，如果仅依靠常规的课堂教学或实验室操作，由于缺乏形象逼真、直观生动的辅助手段和方式，不免陷入简单枯燥的尴尬局面，培训难以达到预期的效果。目前的油气储运原油长输模拟系统都只能通过界面操作来仿真原油长输的工艺流程，沙盘上的设施是固定不可调节的，例如阀门的调节，只能在操作界面上选择“打开”或者“关闭”阀门，学员不能亲自动手去调节沙盘上的阀门，教学培训缺乏必要的真实感，进一步来说，因为沙盘上的设施不可以调节，仿真程序也就不能动态地反映操作的实际效果，培训同样难以实现预想的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有油气储运原油长输模拟系统的不足，提供一种新型的油气储运原油长输模拟系统和方法，该系统和方法采用沙盘和动画等形式，直观、生动、 逼真地模拟原油长输的工艺流程，让学员具有身临其境的感觉，提高培训效果，降低培训成本。本发明的目的是通过以下技术方案实现的油气储运原油长输模拟系统，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀和LED灯带，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器的输入与控制阀连接，PLC控制器的输出与LED灯带连接，同时PLC控制器与触摸屏内的计算机连接，计算机与流程板连接；所述的储运设备按功能分布于首站、泵到泵输送中间站、罐到罐输送中间站和输油末站内，其中首站内设有至少一个加热炉、至少一个离心泵、清管器接收筒、清管器发送筒、至少一个原油储罐、至少四个过滤器和至少四个孔板流量计；泵到泵输送中间站内设有至少一个加热炉、至少一个离心泵、清管器接收筒、清管器发送筒、原油储罐和过滤器；罐到罐输送中间站内设有至少一个加热炉、至少一个离心泵、清管器接收筒、清管器发送筒、原油储罐和至少一个过滤器；原油输送末站内设有至少一个加热炉、至少一个离心泵、清管器接收筒、至少一个原油储罐和至少一个过滤器。本发明所述的加热炉为卧式加热炉。本发明所述的流程板为液晶显示器。油气储运原油长输模拟方法，它包括以下步骤(1)设置一个用于模拟原油长输工艺流程的沙盘、用于采集沙盘上管路状态的PLC控制器、用于对PLC控制器实施控制的触摸屏和展示模拟效果的流程板，沙盘上设有若干储运设备，储运设备之间用管道连接起来，在每个储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀和LED灯带，PLC控制器通过采集控制阀状态及储运设备运行状态控制进出口管道内LED 灯带流向，以模拟进出口管道内流质的流动方向；
(2)触摸屏上运行一个原油长输仿真程序，操作人员根据仿真程序的指示打开或关闭模拟沙盘上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据管路状态的变化变换工艺流程并实时地将运行流程以动画的形式展现在流程板上。本发明所述的仿真程序包括流程演示、流程操作步骤，其中，所述的流程演示包括首站流程、中间站密闭输送流程、中间站管道管和末站流程子步骤，所述的流程操作同样包括首站流程、中间站密闭输送流程、中间站管道管和末站流程子步骤。本发明采用沙盘和动画等形式直观、生动、逼真地模拟原油长输的工艺流程，学员在沙盘上所作的操作是否恰当也可以动态、实时和交互式地展示在流程板上，让学员具有身临其境的感觉，提高了培训效果，降低了培训成本。
图1为本发明的结构框2为本发明的首站结构示意图
图3为本发明的泵到本输送中间站结构示意4为本发明的罐到罐输送中间站结构示意5为本发明的输油末站结构示意6为首站正输流程7为来油到罐流程8为首站站内循环流程9为首站倒灌流程10为中间站密闭输送正输流程11为中间站密闭输送全越站流程12为中间站密闭输送热力越站流程13为中间站旁接油罐正输流程14为中间站旁接油罐全越站流程15为中间站旁接油罐压力越站流程16为末站正输流程17为末站倒罐流程18为末站收油流程图
图中，1-加热炉，2-离心泵，3-清管器接收筒，4-清管器发送筒，5-原油储罐，6-过滤器，7-孔板流量计。
具体实施例方式下面结合附图进一步详细说明本发明的技术方案如图1所示，油气储运原油长输模拟系统，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘下设有 PLC控制器，PLC控制器分别与沙盘和触摸屏内部的计算机连接，计算机与外部流程板连接。沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀，阀组与PLC控制器连接。沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀，储运设备按功能分布于首站、泵到泵输送中间站、罐到罐输送中间站和输油末站内。如图2所示，首站内设有两个加热炉1、两个离心泵2、一套清管器接收筒3、一套清管器发送筒4、三个原油储罐5、七个过滤器6和七个孔板流量计7。如图3所示，泵到泵输送中间站内设有两个加热炉1、三个离心泵2、一套清管器接收筒3、一套清管器发送筒4、一个原油储罐5和一个过滤器6。如图4所示，罐到罐输送中间站内设有两个加热炉1、三个离心泵2、一套清管器接收筒3、一套清管器发送筒4、一个原油储罐5和三个过滤器6。如图5所示，原油输送末站内设有两个加热炉1、两个离心泵2、一套清管器接收筒 3、四个原油储罐5和两个过滤器6。其中加热炉用于加热需要输送的原油；离心泵用于加压输送原油；过滤器用于过滤原油中的颗粒杂质；孔板流量计用于计量原油流量；清管球接收筒用于接收上站来的清管器；清管球发送筒用于将清管器发送到下游场站；原油储罐在上站来油超出本站输送能力或发生紧急事故时，用于临时储存上站来油。油气储运原油长输模拟方法，它包括以下步骤
(1)设置一个用于模拟原油长输工艺流程的沙盘、用于采集沙盘上管路状态的PLC控制器、用于对PLC控制器实施控制的触摸屏和展示模拟效果的流程板，沙盘上设有若干储运设备，储运设备之间用管道连接起来，在每个储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀和LED灯带，PLC控制器通过采集控制阀状态及储运设备运行状态控制管道内灯带流向， 以模拟进出口管道内流质的流动方向；
(2)触摸屏上运行一个原油长输仿真程序，操作人员根据仿真程序的指示打开或关闭模拟沙盘上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据管路状态的变化变换工艺流程并实时地将运行流程以动画的形式展现在流程板上。仿真程序包括流程演示、流程操作步骤，其中，所述的流程演示包括首站流程、中间站密闭输送流程、中间站管道管和末站流程子步骤，所述的流程操作同样包括首站流程、 中间站密闭输送流程、中间站管道管和末站流程子步骤。流程演示和流程操作的区别在于流程演示只能演示工艺流程，演示过程中不受外部干预，是单向的，而流程操作则根据操作的实际情况展示工艺过程，是交互式的。首站流程包括首站正输、首站反输、首站来油到罐、首站站内循环和首站倒灌等原油长输流程，其中如图6，首站正输流程的具体操作步骤如下
(1)打开首站出口阀；
(2)打开两个站出口孔板流量计7的出口阀；
(3)打开两个站出口孔板流量计7的入口阀；(4)打开两个离心泵2的出口阀；
(5)打开两个离心泵2的入口阀；
(6)打开两个加热炉1的两个出口阀；
(7)打开两个加热炉1的四个入口阀；
(8)打开加热炉1与站入口孔板流量计7之间的两个阀室流向控制阀；
(9)打开站入口孔板流量计7的出口阀；
(10)打开站入口孔板流量计7的入口阀；
(11)打开首站入口阀；
(12)打开两个离心泵2；
(13)打开两个加热炉1。如图7，来油到罐流程的具体操作步骤如下
(1)打开两个储罐的入口阀；
(2)打开储罐与站出口孔板流量计7之间的两个阀室流向控制阀；
(3)打开两个站出口孔板流量计7的出口阀；
(4)打开两个站出口孔板流量计7的入口阀；
(5)打开首站入口阀。如图8，首站站内循环流程的具体操作步骤如下
(1)打开一个储罐的入口阀；
(2)开对应的阀室流向控制阀；
(3)打开两个站出口孔板流量计7的出口阀；
(4)打开两个站出口孔板流量计7的入口阀；
(5)打开站出口孔板流量计7与站入口孔板流量计之间的越站阀门；
(6)打开两个站入口孔板流量计7的出口阀；
(7)打开两个站入口孔板流量计7的入口阀；
(8)打开泵出口阀；
(9)打开两个离心泵2的出口阀；
(10)打开两个离心泵2的入口阀；
(11)打开两个加热炉1的两个出口阀；
(12)打开两个加热炉1的两个入口阀；
(13)打开加热炉1与站入口孔板流量计7之间相应的阀室流向控制阀；
(14)打开另一个储罐的出口阀；
(15)打开两个离心泵2；
(16)打开两个加热炉1。如图9，首站倒灌流程的具体操作步骤如下
(1)打开一个储罐的入口阀；
(2)打开对应的阀室流向控制阀；
(3)打开泵出口阀；
(4)打开两个离心泵2的出口阀；
(5)打开两个离心泵2的入口阀；(6)打开两个加热炉1的出口阀；
(7)打开两个加热炉1的入口阀；
(8)打开对应的阀室流向控制阀；
(9)打开另一个储罐的出口阀；
(10)打开两个离心泵2；
(11)打开两个加热炉1。中间站密闭输送流程包括中间站密闭输送正输、中间站密闭输送反输、中间站密闭输送全越战、中间站密闭输送热力越站、中间站密闭输送压力越站和中间站密闭输送站内循环等原油长输流程，其中如图10，中间站密闭输送正输流程的具体操作步骤如下
(1)打开中间密闭站出口阀；
(2)打开对应的阀室流向控制阀及离心泵2的出口总阀；
(3)打开三个离心泵2的入口阀和出口阀；
(4)打开两个加热炉1的两个出口阀；
(5)打开两个加热炉1的四个入口阀；
(6)打开对应调压阀出口阀；
(7)打开对应调压阀；
(8)打开对应调压阀入口阀；
(9)打开加热炉1入口总阀；
(10)打开中间密闭站入口阀；
(11)打开三个离心泵2；
(12)打开两个加热炉1。如图11，中间站密闭输送全越站流程的具体操作步骤如下
(1)打开中间密闭站出口阀；
(2)打开对应调压阀出口阀；
(3)打开对应调压阀；
(4)打开对应调压阀入口阀；
(5)打开中间密闭站入口阀。如图12，中间站密闭输送热力越站流程的具体操作步骤如下
(1)打开中间密闭站出口阀；
(2)打开对应的阀室流向控制阀及离心泵2的出口总阀；
(3)打开三个离心泵2的入口阀和出口阀；
(4)打开对应调压阀出口阀；
(5)打开对应调压阀；
(6)打开对应调压阀入口阀；
(7)打开中件站密闭输送入口阀；
(8)打开三个离心泵2。中间站罐到罐流程包括中间站旁接油罐正输、中间站旁接油罐反输、中间站旁接油罐全越站、中间站旁接油罐压力越站、中间站旁接油罐热力越站、中间站旁接油罐站内循环和中间站旁接油罐反输压力越站等原油长输流程，其中如图13，中间站旁接油罐正输流程的具体操作步骤如下
(1)打开中间站旁接输送出口阀；
(2)打开加热炉1出口总阀；
(3)打开两个加热炉1的两个出口阀和四个入口阀；
(4)打开三个离心泵2的入口阀和出口阀；
(5)打开一个储罐入口阀；
(6)打开进站隔断阀；
(7)打开中间旁接输送入口阀；
(8)打开两个加热炉1；
(9)打开三个离心泵2。如图14，中间站旁接油罐全越站流程的具体操作步骤如下
(1)打开中间站旁接输送出口阀；
(2)打开全越站阀；
(3)打开中间站旁接输送入口阀。如图15，中间站旁接油罐压力越站流程的具体操作步骤如下
(1)打开中间旁接输送出口阀；
(2)打开加热炉1出口总阀；
(3)打开两个加热炉1的两个出口阀和四个入口阀；
(4)打开压力越站阀；
(5)打开储罐入口阀；
(6)打开进站隔断阀；
(7)打开中间旁接输送入口阀；
(8)打开两个加热炉1。末站流程包括末站正输、末站倒灌和末站收油等原油长输流程，其中如图16，末站正输流程的具体操作步骤如下
(1)打开末站出口阀；
(2)打开两个加热炉1的两个出口阀和四个入口阀；
(3)打开两个离心泵2的入口阀和出口阀；
(4)打开对应的两个阀室流向控制阀；
(5)打开阀室总阀；
(6)打开末站入口阀；
(7)打开两个加热炉1；
(8)打开两个离心泵2。如图17，末站倒罐流程的具体操作步骤如下
(1)打开一个储罐的入口阀；
(2)打开对应的阀室流向控制阀；
(3)打开阀室总阀；
(4)打开全越站阀；
(5)打开两个加热炉1的两个出口阀和四个入口阀；(6)打开两个离心泵2的出口阀和入口阀；
(7)打开与储罐入口阀对应的一个阀室流向控制阀；
(8)打开另一个储罐出口阀；
(9)打开两个加热炉1；
(10)打开两个离心泵2。 如图18，末站收油流程的具体操作步骤如下
(1)打开四个储罐的入口阀；
(2)打开分别与储罐入口阀对应的阀室流向控制阀；
(3)打开阀室总阀；
(4)打开末站入口阀。
权利要求
1.油气储运原油长输模拟系统，其特征在于它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀和LED 灯带，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器的输入与控制阀连接，PLC控制器的输出与LED灯带连接，PLC控制器与触摸屏内的计算机连接，计算机与流程板连接。
2.根据权利要求1所述的油气储运原油长输模拟系统，其特征在于所述的储运设备按功能分布于首站、泵到泵输送中间站、罐到罐输送中间站和输油末站内，其中首站内设有至少一个加热炉(1)、至少一个离心泵(2)、清管器接收筒(3)、清管器发送筒(4)、至少一个原油储罐(5)、至少四个过滤器(6)和至少四个孔板流量计(7)；泵到泵输送中间站内设有至少一个加热炉(1)、至少一个离心泵(2)、清管器接收筒(3)、清管器发送筒(4)、原油储罐 (5)和过滤器(6);罐到罐输送中间站内设有至少一个加热炉(1)、至少一个离心泵(2)、清管器接收筒(3)、清管器发送筒(4)、原油储罐(5)和至少一个过滤器(6)；原油输送末站内设有至少一个加热炉(1)、至少一个离心泵(2)、清管器接收筒(3)、至少一个原油储罐(5) 和至少一个过滤器(6)。
3.根据权利要求1所述的油气储运原油长输模拟系统，其特征在于所述的加热炉(1) 为卧式加热炉。
4.根据权利要求1所述的油气储运原油长输模拟系统，其特征在于所述的流程板为液晶显示器。
5.油气储运原油长输模拟方法，其特征在于它包括以下步骤(1)设置一个用于模拟原油长输工艺流程的沙盘、用于采集沙盘上管路状态的PLC控制器、用于对PLC控制器实施控制的触摸屏和展示模拟效果的流程板，沙盘上设有若干储运设备，储运设备之间用管道连接起来，在每个储运设备的进出口管道中分别设置有控制阀和LED灯带，PLC控制器通过采集控制阀状态及储运设备运行状态控制管道内LED灯带流向，以模拟进出口管道内流质的流动方向；(2)触摸屏上运行一个原油长输仿真程序，操作人员根据仿真程序的指示打开或关闭模拟沙盘上的一个或多个控制阀，仿真程序实时采集管路状态的变化，同时根据管路状态的变化变换工艺流程并实时地将运行流程以动画的形式展现在流程板上。
6.根据权利要求5所述的油气储运原油长输模拟方法，其特征在于所述的仿真程序包括流程演示、流程操作步骤，其中，所述的流程演示包括首站流程、中间站密闭输送流程、 中间站管道管和末站流程子步骤，所述的流程操作同样包括首站流程、中间站密闭输送流程、中间站管道管和末站流程子步骤。
全文摘要
本发明公开了一种油气储运原油长输模拟系统及方法，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀和LED灯带，沙盘下设有PLC控制器，PLC控制器的输入与控制阀连接，PLC控制器的输出与LED灯带连接，PLC控制器还与触摸屏内的计算机连接，计算机与流程板连接；储运设备按功能分布于首站、泵到泵输送中间站、罐到罐输送中间站和输油末站内。本发明采用沙盘和动画等形式直观、生动、逼真地模拟原油长输的工艺流程，学员在沙盘上所作的操作是否恰当也可以动态、实时和交互式地展示在流程板上，让学员具有身临其境的感觉，提高了培训效果，降低了培训成本。
文档编号F17D1/14GK102313135SQ20111008384
公开日2012年1月11日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者丁鹏, 周瑞东, 张静, 梅大成, 王世元, 胡卫东, 贾月乐, 郑巧, 陈利学, 龚捷 申请人:成都盛特石油装备模拟技术开发有限公司