专利名称：油品脱水安全保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石化企业炼油原料及产品的脱水，特别是一种油品脱水安全保护装置，属自动控制领域。
背景技术：
炼油厂的原料油及炼出的成品(或半成品)油需经管道输送至贮油罐(或中间贮油罐)，由于原料油在开采出来后本身含有一定的水分以及生产过程中产生的水分，而最终提供给用户的成品油应是不含水的，所以炼油过程中贮油罐(或中间贮油罐)输出油料或至下一生产装置前必须经过脱水(切水)工序。
目前绝大部分罐区油品脱水还停留在人工脱水阶段，劳动强度大、工作环境恶劣且很难杜绝由于操作人员疏忽、松懈而造成脱水跑油事故，而这些事故将引发环境污染和安全隐患。少部分罐区虽安装有各种自动切水器，但由于存在着各种各样的问题，尤其缺乏本质安全保障，大多无法正常使用，主要问题如下机械杠杆式自动切水器原理简单，机械工作反应不灵敏，要求油水比重差大，对各种油品适应性差，没有任何安全保护，缺少人机界面，现场使用处于失控状态，可靠性差，不符合安全要求；脱水罐式自动脱水控制器工艺过程复杂必需清罐安装回油管，需安装脱水罐及相应的工艺管线、阀门，投资费用高，室内控制仪与现场点对点电缆连接单台控制，无法与计算机联网，技术水平低下，安装困难，故障率高，无故障保护。因此，摆脱原始的人工脱水，实现有安全保障的全自动油品脱水，提高油品的质量、增加效益是炼油企业急需解决的问题。
发明内容
本实用新型提供一种油品脱水安全保护装置，真正实现油品脱水过程自动化。由于计算机和网络技术的发展和成熟，以太网作为目前应用最为广泛的局域网技术，在工业自动化和过程控制领域得到了越来越多的应用，当控制层和设备层都采用以太网时，则可实现各层之间信息的无缝连接，它也使本实用新型目的实现成为可能。
本实用新型的目的是这样实现的油品脱水安全保护装置，在贮油罐下部切水出口设总切水阀，总切水阀出口连接的切水排放管道出口至污水池，其特征是切水排放管道中串联有电动或气动阀及油水探测器后至污水池，电动或气动阀均设有对应于阀门开、闭两种状态的传感器，传感器将阀门开、闭两种状态转换为开关信号输出至控制器，油水探测器将管道中切水含油、水的动态比例转换为电信号输出至控制器，控制器是以单片机或可编程控制器PLC为主体的逻辑控制装置，它对现场采集的信号进行判断处理，向电动或气动阀输出阀门开、闭的电信号，控制器还与含计算机主板、以Windows CE为运行平台、相应软件支持的监控器双向连通。总切水阀出口切水排放管道还可设有一路经手动阀后至污水池，手动阀亦设有对应于阀门开、闭两种状态的传感器，传感器将阀门开、闭两种状态转换为开关信号输出至控制器。每个油罐可配置一台控制器，通过总线与监控器双向连通，每个监控器可与1-31台控制器连通，多台监控器可通过网络与上位计算机连通，构成完整的罐区脱水安全保护装置。
本实用新型的优点及效果采用现有产品及现有技术组合而成，油水探测器、阀门、传感器均有市售，控制器、监控器中采用成熟的计算机控制技术及元器件，相应软件根据控制原理框图编制也非难事，它集现代检测技术、计算机技术、自控技术于一体，适用于最易发生事故的场所-----罐区油品脱水。可将油品脱水生产过程自动处于水中含油检测保护、予设安全切水时间保护、阀位状态诊断保护、自诊断故障保护四重保护之下操作人员可以在中控室通过嵌入式脱水监控站手动发生开始脱水指令，也可以通过预设沉降时间自动发出脱水指令，开始脱水；切水指令与控制阀回讯信号不符时，自动发出停止脱水指令；如果控制阀回讯信号正确，系统开始脱水，同时切水计时累计开始；当现场油水控制器发出水中含油信号，或予设切水时间到，发出停止脱水指令。
过程中，操作人员亦可通过监控器手动发出停止脱水信号，或者当发生故障信号时，自动发生停止脱水指令，进一步发生断电保护指令，使现场控制阀处于关闭状态。
本实用新型的另一显著优点是安装简单，无须停工清罐，一般在原来罐底手动切水阀后，通过法兰串联油水检测器和控制阀即可。增设手动阀脱水支路是作为备用。
图1是本实用新型总体结构及连接关系示意图；图2是油水探测器结构原理及安装示意图；图3、4分别是两种阀门传感器结构原理图。
图5是本实用新型控制原理方框图。
具体实施方式
参看图1，油罐1下部切水出口(水在油层之下，位于油罐下底部)设总切水阀2后分成自动及手动切水两路，出口排放至污水池3，自动切水管路中串联有电动或气动阀4(电磁阀型号可采用SXH-25081406C-e，气动阀型号可采用DRF-150-k)及油水探测器5(型号可采用EM231)。电动或气动阀均设有对应于阀门开、闭两种状态的传感器6(可采用旋转回讯传感器N14-DS035TC-2AP4X2或直动回讯传感器B15-M18-AP6X-H1141)，传感器6将阀门开、闭两种状态转换为开关信号回讯输出至控制器7，油水探测器5将管道中切水含油、水的动态比例转换为电信号回讯输出至控制器7，控制器7是以单片机(如8051、MSP430、ARM等CPU)或可编程控制器PLC(西门子、莫迪康等)为主体的逻辑控制装置，它对现场采集的信号进行判断处理，向电动或气动阀输出阀门开、闭的电信号，控制器还与以586计算机主板为核心、基于微软嵌入式实时多任务操作系统WindowsCE为运行平台、相应软件支持的监控器8双向连通。手动切水管路经手动阀9后至污水池3，手动阀亦设有对应于阀门开、闭两种状态的传感器10(可与电磁阀采用型号同)，传感器将阀门开、闭两种状态转换为开关信号回讯输出至控制器7。每个油罐可配置一台控制器，通过总线与监控器双向连通，每个监控器可与1-31台控制器连通，多台监控器可通过网络与上位计算机连通，构成完整的罐区脱水安全保护装置。
参看图2，油水探测器5主要由短波发生器、发射器、密封器等构成，它产生短波电能，并向外发出短波信号A，通过管壁接收短波信号。如果管道内水分多，因为水的导电系数较高，则管壁接收的短波信号较强，输出的电流就较高；如果管道内油的比例出现，因为油的导电系数较低，则管壁接收的短波信号较弱，输出的电流就较低。控制器跟据输出的电流来判断管道内流动的油、水比例，发出是否关闭切水阀门的指令。右下方箭头表示切水进口，左上方箭头表示出口至污水池。当管道内油的比例达到标准时，则电动阀接收控制器指令关闭，切水过程结束，油罐内就是不含水的成品(或半成品)油了。
阀门状态监测可由位置传感器来实现，如电感式传感器或行程开关。
图3所示是使用气动(碟)阀时采用电感式传感的阀门。安装时调整传感器6与金属片C的相对位置，图3A为阀门关闭状态，此时传感器在有效距离感应到金属片向控制器发出阀门状态为关闭的信号；当控制器发出打开阀门指令，阀门的阀杆转动带动金属片C一起转动如图3B为阀门打开状态(金属片离开传感器位置)，此时传感器在有效距离感应不到金属向控制器发出阀门状态为打开的信号。
图4所示是使用电动阀门时采用电感式传感的阀门。安装时调整传感器6与螺旋杆D的相对位置，电机收到控制器打开阀门指令正向转动带动转盘E转动，螺旋杆带动阀体F上升打开阀门，阀门由关闭(图4B)至开启(图4A)，同时传感器感应到螺杆，向控制器发出阀门状态为打开的信号。手动切水的阀门状态监测与电动阀门使用同一种方式。
参看图5，脱水生产过程自动处于四重保护之下水中含油检测保护，予设安全切水时间保护，阀位状态诊断保护，自诊断故障保护。
本实用新型中的控制器7具备现场控制功能，它是应用现场总线技术，一方面把现场油水监测信号、阀门控制信号、阀门回讯信号等通过它与设于中控室内的监控器连接，另一方面多台总线分配器可以通过同一总线结构，接受一台脱水监控器控制，这种分散式控制方案，使原来按控制类型划分变成按工艺过程划分，这种面对工艺过程的控制方式将会给人们带来好处，人机界面更加友好。在具有高安全可靠性和满足工艺系统高度自动化进行要求的同时，减少电缆和桥架的用量，缩小中控室设备间的面积，大大降低了投资成本。监控器8采用背光式屏幕液晶(LCD)形显示板，软件上引入WINDOWS的框架电路，在人机操作与观察面上，以中文菜单引导设置和操作，以丰富的图文数据，曲线显示控制过程和逻辑结果，能够实现多回路参数监测，保护控制，同屏、分屏显示多组数据与图文曲线，内含有大容量数据记录存储空间。水中含油信号，控制阀控制及会讯信号，通过分支电缆与现场控制器连接，控制器与中控室监控器之间，使用总线电缆，可节省大量的电缆。
权利要求1.油品脱水安全保护装置，在贮油罐下部切水出口设总切水阀，总切水阀出口连接的切水排放管道出口至污水池，其特征是切水排放管道中串联有电动或气动阀及油水探测器后至污水池，电动或气动阀均设有对应于阀门开、闭两种状态的传感器，传感器输出连接至控制器，油水探测器输出亦连接至控制器，控制器是以单片机或可编程控制器PLC为主体的逻辑控制装置，它的输出连接至电动或气动阀，控制器还与含计算机主板的监控器双向连通。
2.根据权利要求1所述油品脱水安全保护装置，其特征是总切水阀出口切水排放管道还设有一路经手动阀后至污水池，手动阀亦设有对应于阀门开、闭两种状态的传感器，传感器输出连接至控制器。
3.根据权利要求1或2所述油品脱水安全保护装置，其特征是每个油罐配置一台控制器，通过总线与监控器双向连通，每个监控器与1-31台控制器连通，多台监控器通过网络与上位计算机连通。
专利摘要油品脱水安全保护装置，在贮油罐下部切水口设总切水阀，总切水阀出口连接的切水排放管道出口至污水池，其特征是切水排放管道中串联有电动或气动阀及油水探测器，电动或气动阀均设有对应于阀门开、闭两种状态的传感器，信号输出至控制器，油水探测器将管道中切水含油、水的动态比例转换为电信号输出至控制器，控制器是以单片机或可编程控制器PLC为主体的逻辑控制装置，它对现场采集的信号进行判断处理，向电动或气动阀输出阀门开、闭的电信号，控制器还与含计算机主板、以Windows CE为运行平台、相应软件支持的监控器双向连通。
文档编号C10G33/00GK2825641SQ20052007156
公开日2006年10月11日 申请日期2005年5月12日 优先权日2005年5月12日
发明者沈潮松, 杨利明 申请人:常州奥图威尔自控设备工程有限公司