专利名称：浮顶原油储罐温度场自动测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型应用于浮顶原油储罐的温度场检测和测量工作领域，是一种能够对长期储藏的浮顶原油储罐的轴向温度和径向温度进行自动测量与记录的装置，属于浮顶油罐温度场变化的检测和记录技术，应用于原油的储藏领域。
背景技术：
浮顶油罐因为其安全、高效的特点目前已成为全世界在储存原油时采用的主要的方式之一。对于越来越多的高凝点和高粘度原油的储存方法，目前多采用将原油加热后再经泵打入到储罐内进行储存的方法，被加热的高温原油在储存的过程中通过保温层向周围散发热量，储存原油的温度逐渐的下降，当储存原油温度降至凝点附近时，就必须及时对储存原油抽出进行加热，如果油罐周围的日照和风向影响较大，那么不能及时的抽出储存原油进行加热就可能在储罐的部分位置里发生原油凝结，导致油罐进出油口封闭或者凝罐等安全事故；如果提前抽出加热会浪费大量的加热能源，都会对原油储存企业造成巨大的经济负担。所以准确进行原油储罐温度场测量工作是十分必须的，尤其是在中国能源缺口越来越大，全世界能源储量越来越少，许多油田的后期只能出产越来越多的高凝点和高粘度原油，在采用浮顶油罐进行储存原油的前提下，进行浮顶油罐温度场测量装置研究对节约能源和经济发展就显得非常重要了。浮顶油罐的储量越大其经济性就越明显。油罐内部向四周低温环境散热，浮顶上部没有保温层，是油罐上散热量最大的区域，罐底受地温影响较大，某些地区冬季地温明显低于原油凝点，在罐壁有保温层的前提下油罐的底板和浮顶出现低温区域的可能性最大；根据理论分析，油罐中间大部分油品受外部影响比较小，温度变化比较慢，形成核心区域，这是决定油品是否需要加热的主要因素。此时罐顶和罐底的温度剧烈变化会导致其附近的油品呈现出不同油品形态，对于含蜡原油还会在低温区域大量结蜡。所以在储存原油的过程中，不但需要掌握罐顶和罐底温度梯度变化，还需要掌握核心区域的油品温度变化。目前在浮顶油罐测温工作中，油温监测大部分是通过安装在量油孔内部的测温装置或者通过取样孔使用手动测温装置完成的，这只能测得管壁附近的油温变化，对于整个油罐不同位置的油品温度变化只能做估算，结果并不准确。现在十分需要一种能够准确测量罐顶、罐底和核心区内油品温度变化的装置，从而掌握浮顶油罐温降规律和加热时间。经过对现有的文献和专利查阅后发现，已有部分科研人员对浮顶油罐温度测量装置和方法进行了一定的研究，但是其结果并不能很好的反映出浮顶油罐的温度变化规律，因此也就无法得到准确的油品加热时间。类似的装置为爱默生公司生产的MST系列浮顶油罐测温装置，其通过安装在油罐的量油孔内部测量油品温度变化，其主要特点是能够测量固定位置处的油品温度变化来估算整个油罐内部温度场变化，其不足之处是:测温传感器位置固定且间隔较大，不能随液位变化测量温度变化剧烈处的温度梯度，而且其测温区域远离核心区域，故使用其结果无法准确预测油罐内油温变化和加热时间。
实用新型内容本实用新型的目的在于改进现有测温装置的不足和缺陷，提供一种原油储罐温度场测定的装置，能够检测到浮顶原油储罐不同液位处的温度场分布情况，检测原油储罐的整体温度变化规律，提供准确的原油再加热时间，为浮顶原油储罐的安全运行提供技术支持。本实用新型浮顶原油储罐温度场自动测量系统包括折臂式机械系统、温度检测装置、数据存储显示装置和其他辅助装置。折臂式机械系统是在浮顶原油储罐内安装一个折臂式机械装置，其包括上、下两根机械臂，两机械臂均由无缝钢管焊接而成，两根机械臂之间由旋转接头连接，每根机械臂的长度比原油储罐浮顶半径短lm，上机械臂的上端、下机械臂的下端分别连接在浮顶和罐底的中心的旋转接头上，浮顶和罐底的旋转接头分别焊接在浮顶和罐底的旋转罗盘上，旋转罗盘为电动泵驱动。当浮顶原油储罐的液位降低时，折臂式机械系统的两条机械臂也会随着浮顶下行折叠起来，其夹角越来越小，以适应液位变化时不断降低的浮顶高度。两根机械臂在安装时有一定的夹角，以使其运动时指向一致。当液位升高时，两根机械臂亦会展开以适应不断变化的浮顶高度。当原油储罐当地的风向和光照等影响油罐温度场时，通过旋转固定在浮顶和罐底的旋转罗盘可以调节整个折臂式装置的指向，从而测试原油储罐不同径向位置处的油温分布，以检测温度场的变化，测试范围比较大。
图1为本实用新型的整体结构示意图。图2(a)、(b)为本实用新型的上下旋转罗盘装置示意图。图3为本实用新型的上、下机械臂连接处示意图。图4为本实用新型的温度数据信号和机械臂转动信号采集处理流程图。
具体实施方式
结合附图1-4，对本实用新型浮顶原油储罐温度场自动测量系统作进一步说明如下。本实用新型浮顶原油储罐温度场自动测量系统，包括折臂式机械系统1、温度检测装置
2、数据存储显示装置3和其他辅助装置4。折臂式机械系统是在浮顶原油储罐内安装一个折臂式机械装置，其包括上、下两根机械臂1-1、1_2，两机械臂均由无缝钢管焊接而成，两根机械臂之间由旋转接头连接，每根机械臂的长度比原油储罐浮顶半径短lm，保证机械臂在浮顶下降的时候不会碰到罐壁7。上机械臂的上端、下机械臂的下端分别连接在浮顶5的中心的旋转接头1-3和罐底6的中心的旋转接头1-4上，浮顶和罐底的旋转接头分别焊接在浮顶的旋转罗盘1-5和罐底的旋转罗盘1-6上，两根机械臂由旋转接头1-7连接，旋转罗盘为电动泵驱动。温度检测装置包括布置在上、下机械臂上的测温探头2-1，所述测温探头在靠近浮顶和罐底区域的布置密度较原油储罐中心区域的布置密度大。理论分析得知浮顶和罐底附近的油温梯度变化较大，需要加密监测。对于任何尺寸的浮顶油罐，不论是罐顶还是罐底的油温剧烈变化区域其厚度都不会大于2m。油罐中心处的核心区域温度变化较小，该区域的测温探头布置间距可以放大。测温探头的具体布置方案如下:上机械臂从罐顶旋转连接处到沿机械臂方向向下4m内，每隔0.2m布置一个测温探头，这是为了弥补两个机械臂折叠以后垂直测试距离的减小，上机械臂剩余部分每隔Im布置一个测温探头，末尾不足Im时则不需要安装测温探头。下机械臂从罐底旋转连接处到沿机械臂向上4m处每隔0.2m安装一个测温探头，剩下部分每隔Im安装一个测温探头，末尾不足Im时则不需要安装。安装在上、下机械臂上的测温探头由数据总线连接，由浮顶上方的出口引出传输线。数据存储显示装置包括数据采集卡3-1、数据总线3-2、数据接口 3-3、计算机3_4和储存器3-5，数据总线将温度数据通过数据采集卡将电子信号处理成数据信号，然后供计算机储存和显示。计算机会将油温数据和测试高度一起显示出来，根据显示界面可以知道整个油罐的温度场分布。辅助装置包括旋转罗盘电动泵的电源4-1、测温探头的数据总线4-2、放置数据采集卡的防爆盒4-3、高性能组装电池、计算机4-4;同时为了安装旋转罗盘和电动泵4-5，在罐底和浮顶设计有旋转罗盘和电动泵的容纳结构。本实用新型工作原理如下:液位变化时,折臂式机械系统会随着浮顶高度变化折叠或者伸展，伸缩时上面的测温探头会将油温数据传输到计算机上，通过控制防爆电机转动来控制旋转罗盘的转动就可以测试油罐不同径向的油温分布。通过分析油罐温度场变化，结合原油的物性，就可以得到准确的加热时间。本实用新型的突出特点是折臂式系统可以随液位变化而变化，测温探头分布更为合理和高效，采用的旋转罗盘可以得到日照和风向对油罐温度场的影响，能够获得油罐不同径向的不同高度的温度数据，能够反映出油罐不同高度的轴向和径向的温度分布，测试得到整个油罐温度场分布，这样就可以得到准确的油品再加热时间，节约大量的加热能耗。另外对罐顶和罐底温度变化剧烈区域的加密监测可以防止罐顶和罐底区域的原油凝结，防止浮顶翻船和出油口堵死等安全事故，对油罐的安全操作有重大意义。采用的存储装置记录了不同时刻和位置的油品温度，而且还可以通过数据接口将数据传到计算机上进行读取和处理，以获得原油储罐的温度场数据。该装置简单高效，基本符合我国浮顶油罐对温度监测工作的要求。
权利要求1.浮顶原油储罐温度场自动测量系统，包括折臂式机械系统、温度检测装置、数据存储显示装置和辅助装置，其特征在于:所述折臂式机械系统是在浮顶原油储罐内安装一个折臂式机械装置，其包括上、下两根机械臂，两机械臂均由无缝钢管焊接而成，两根机械臂之间由旋转接头连接，每根机械臂的长度比原油储罐浮顶半径短lm，上机械臂的上端、下机械臂的下端分别连接在浮顶和罐底的中心的旋转接头上，浮顶和罐底的旋转接头分别焊接在浮顶和罐底的旋转罗盘上，旋转罗盘为电动泵驱动。
2.根据权利要求1所述的浮顶原油储罐温度场自动测量系统，其特征在于:所述温度检测装置包括布置在上、下机械臂上的测温探头，所述测温探头在靠近浮顶和罐底区域的布置密度较原油储罐中心区域的布置密度大。
3.根据权利要求2所述的浮顶原油储罐温度场自动测量系统，其特征在于:上机械臂从罐顶旋转连接处到沿机械臂方向向下4m内，每隔0.2m布置一个测温探头，上机械臂剩余部分每隔Im布置一个测温探头，末尾不足Im时则不需要安装；下机械臂从罐底旋转连接处到沿机械臂向上4m处每隔0.2m安装一个测温探头，剩下部分每隔Im安装一个测温探头，末尾不足Im时则不需要安装；安装在上、下机械臂上的测温探头由数据总线连接，由浮顶上方的出口引出传输线。
4.根据权利要求1-3任一项所述的浮顶原油储罐温度场自动测量系统，其特征在于:数据存储显示装置包括数据采集卡、数据总线、数据接口和计算机，数据总线将温度数据通过数据采集卡将电子信号处理成数据信号，然后供计算机储存和显示。
5.根据权利要求1-3任一项所述的浮顶原油储罐温度场自动测量系统，其特征在于:旋转罗盘固定在浮顶和罐底的中心处，使用防爆盒与电动泵相隔离，上下两个旋转罗盘同时转动，带动焊接在旋转罗盘上的旋转接头转动，从而控制上、下机械臂的指向。
6.根据权利要求1-3任一项所述的浮顶原油储罐温度场自动测量系统，其特征在于:所述辅助装置包括旋转罗盘电动泵的电源、测温探头的数据总线、放置数据采集卡的防爆盒、高性能组装电池以及罐底和浮顶的旋转罗盘和电动泵的容纳结构。
专利摘要本实用新型浮顶原油储罐温度场自动测量系统包括折臂式机械系统、温度检测装置、数据存储显示装置和其他辅助装置。折臂式机械系统是在浮顶原油储罐内安装一个折臂式机械装置，其包括上、下两根机械臂，两机械臂均由无缝钢管焊接而成，两根机械臂之间由旋转接头连接，每根机械臂的长度比原油储罐浮顶半径短1m，上机械臂的上端、下机械臂的下端分别连接在浮顶和罐底的中心的旋转接头上，浮顶和罐底的旋转接头分别焊接在浮顶和罐底的旋转罗盘上，旋转罗盘为电动泵驱动。通过旋转固定在浮顶和罐底的旋转罗盘可以调节整个折臂式装置的指向，从而测试原油储罐不同径向位置处的油温分布，以检测温度场的变化，测试范围比较大。
文档编号B65D90/48GK202987969SQ20132000030
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者许学瑞, 帅健, 万广, 马斌, 石磊, 孔令圳 申请人:中国石油大学(北京)