一种罐储原油多热源集成加热系统的制作方法

1.本实用新型属于罐储技术领域，尤其涉及一种罐储原油多热源集成加热系统。


背景技术：

2.目前大部分油田作业区采用燃煤锅炉、或者燃气锅炉提供热量来加热储油罐内原油，以达到降低原油粘性便于输运。但随着环保以及碳排放要求，需要采用太阳能集热器+空气能热泵+电加热的多热源集合的新型原油加热系统，实现可将原油加热到需要温度，同时最大利用可再生能源-太阳能，实现多热源的有效控制，并在出现故障时，根据故障点，做出相应动作，减少故障对原油加热作业的影响。
3.目前已有相关控制系统出现，但存在以下主要问题：
4.各热源投入方式未从节能角度考虑不足；并且故障下处理能力不足；还不具备无线网络控制功能。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题：现有技术中缺乏罐储原油多热源集成加热系统，无法实现自动、高效节能运行目的。
6.本实用新型采用的技术方案：一种罐储原油多热源集成加热系统，包括：主控制器、空气能热泵控制器、温度采集器和辅控制器，主控制器分别与辅控制器、温度采集器和空气能热泵控制器电性连接；
7.温度采集器用于采集太阳能集热器出口水温、储热水箱温度、油罐内温度；
8.空气能热泵控制器用于接收空气能热泵的多个温度参数以及电子膨胀阀开度值，并发送给主控制器，空气能热泵控制器接收主控制器控制指令，控制空气能热泵和空气能热泵循环泵的启停，电子膨胀阀与空气能热泵电性连接；
9.辅控制器用于接收主控制器的指令从而控制主循环泵、太阳能循环泵和电加热器的启停；
10.主控制器根据温度条件和设备状态，并根据节能目标和油温的目标值，输出控制指令，控制主循环泵的停止和启动。
11.进一步的，空气能热泵设置有环境温度传感器、盘管温度传感器、吸气温度传感器、排气温度传感器和电子膨胀阀，空气能热泵控制器分别与环境温度传感器、盘管温度传感器、吸气温度传感器、排气温度传感器和电子膨胀阀电连接，并采集空气能热泵的环境温度、盘管温度、吸气温度、排气温度参数以及电子膨胀阀的开度值。
12.进一步的，空气能热泵控制器与环境温度传感器、盘管温度传感器、吸气温度传感器、排气温度传感器和电子膨胀阀为一组，组数大于等于2。
13.进一步的，辅控制器分别与第一太阳能循环泵、第二太阳能循环泵、第一主循环泵、第二主循环泵和电加热器电性连接，辅控制器接收主控制器的指令从而控制第一主循环泵、第二主循环泵、第一太阳能循环泵、第二太阳能循环泵和电加热器的启停；辅控制器
还采集电加热器的电压和电流数据。
14.进一步的，电加热器的电压和电流数据分别通过智能电表和电流互感器采集，智能电表和电流互感器将电压和电流数据反馈给辅控制器，用于电流或电压异常监控，异常时输出加热器保护信号，关断电加热器电源。
15.进一步的，还包括声光报警器，声光报警器与主控制器电性连接，用于加热器保护信号触发时，向上位机发送报警信息以及发出声光报警信号。
16.进一步的，还包括远端控制主机，远端控制主机通过通讯模块与主控器进行无线通信，并给主控制器发送查询和控制指令。
17.进一步的，通讯模块与主控制器无线连接，用于上传控制系统的运行状态及参数，并传输远端控制主机的指令。
18.本实用新型的有益效果：
19.1、搭建了油田作业区油罐多热源加热系统，可实现无人值守运行，使罐储原油加热能耗下降，并通过远程信息化操作为多系统管理提供便利。
附图说明
20.图1是本实用新型的罐储原油多热源集成加热系统图。
21.图2是本实用新型的主控制器的控制流程图；
22.图3是本实用新型的两台空气能热泵控制方式示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图，对本实用新型的实施例作进一步的详细说明：
24.参考图1，一种罐储原油多热源集成加热系统：包括主控制器、空气能热泵控制器、温度采集器和辅控制器，主控制器分别与辅控制器、温度采集器和空气能热泵控制器电性连接；
25.温度采集器用于采集太阳能集热器出口水温、储热水箱温度、油罐内温度；
26.空气能热泵控制器用于接收空气能热泵的多个温度参数以及电子膨胀阀的开度值，并发送给主控制器，空气能热泵控制器接收主控制器控制指令，控制空气能热泵和空气能热泵循环泵的启停；
27.辅控制器用于接收主控制器的指令从而控制主循环泵、太阳能循环泵和电加热器的启停；
28.主控制器根据温度条件和设备状态，并根据节能目标和油温的目标值，输出控制指令，控制主循环泵的停止和启动。
29.本实施例中空气能热泵控制器与环境温度传感器、盘管温度传感器、吸气温度传感器、排气温度传感器和电子膨胀阀共设置为两组，即第一、第二空气能热泵控制器；第一、第二环境温度传感器、第一、第二盘管温度传感器；第一、第二吸气温度传感器；第一、第二排气温度传感器和第一、第二电子膨胀阀，还包括第一、第二空气能热泵和第一、第二空气能热循环泵。
30.主控制器通过温度采集器获得储热水箱水温、油罐油温、太阳能热水出口温度的参数；通过rs-485接口相连的多个空气能热泵控制器获得空气能热泵运行状态，如环境温
度、盘管温度、吸气温度、排气温度和电子膨胀阀的开度参数，主控制器在获得这些参数后，通过通讯模块实时上传给远端控制主机；
31.主控制器获得温度以及空气能热泵运行状态等参数，基于节能目标的控制，自动完成各热源投入和切除以及对应热循环泵的启停控制，并具备根据故障点进行安全保护运行的能力。
32.其中，主控制器采用台达dvp20ex200r；辅控制器、空气能热泵控制器均采用stm32f4芯片为核心的控制板；环境温度传感器型号为sg-pt100；盘管温度传感器型号为sg-pt1000；吸气温度传感器和排气温度传感器型号为sg-pt100；电子膨胀阀型号为edm-40ygmd；通讯模块采用gprs通讯模块，型号为tas-gprs-395；电流互感器型号为lmz1-0.5；温度采集器型号为adam4015。
33.主控制器的节能目标的控制原理如下：
34.如图2所示，当太阳能集热器的热水出口温度高于(水箱温度+回差温度1)时，温度控器上的回差温度是指启动温度与关闭温度之差，在温控系统中加入回差温度是为了避免在控制温度上下变化时，控制器反复动作，例如：设置报警温度30度，回差1度，那么当温度到30度时报警，回到29度以下时才取消报警。
35.主控制器发出太阳能循环泵启动信号、空气能热泵停止信号和电加热器停止信号(若电加热器已启)；当太阳能集热器的出口温度低于水箱温度时，主控制器发出太阳能循环泵停止信号，若(1)水箱温度高于水温上限时主控制器发出空气能热泵停止信号和电加热器停止信号(若电加热器已启)；(2)若水箱温度低于(水温上限-回差温度2)且空气能热泵无故障时发出启动信号；(3)若水箱温度低于(水温上限-回差温度2)且热泵有故障时发出电加热器组启动信号(按照温差大小启动电加热器的不同数量加热棒)；当油温大于目标温度时，主控制器发出主循环泵停止信号；当油温小于(目标温度-回差温度3)时，主控制器发出主循环泵启动信号。
36.本控制系统支持多台空气能热泵装置，如图3给出了两台空气能热泵接入情形下控制逻辑，由主控制器根据目标温度和实际油温，基于pid控制方式获得控制输出负荷量，当负荷量大于50％时两台空气能热泵均启动，小于50％时仅启动一台空气能热泵，本系统采用pid避免了简单依靠温度而未考虑加热油温上升速度等因素，实现了准确、快速控制要求。
37.本实施例中节能目标的控制方法与pid控制均为现有技术。
38.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。