CN113071819A - 储油罐电加热自动控制装置及控制方法 - Google Patents

储油罐电加热自动控制装置及控制方法 Download PDF

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CN113071819A CN202010005591.7A CN202010005591A CN113071819A CN 113071819 A CN113071819 A CN 113071819A CN 202010005591 A CN202010005591 A CN 202010005591A CN 113071819 A CN113071819 A CN 113071819A
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Abstract

本公开提供了一种储油罐电加热自动控制装置及控制方法，属于石油开采领域。该装置包括液位温度一体化变送器、分段式电加热器和控制器；液位温度一体化变送器安装在储油罐的侧壁上，且液位温度一体化变送器的探针从储油罐的侧壁伸入储油罐内部，液位温度一体化变送器用于检测储油罐内的原油温度和液位高度，并发送至控制器；分段式电加热器设置在储油罐内，分段式电加热器具有多个分别用于对储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热的加热部；控制器，用于根据储油罐内的原油温度和液位高度，控制分段式电加热器上的多个加热部工作。该装置可以对储油罐内的原油进行均匀加热，保证原油温度测量值的准确度，减少电加热器的工作时间和电能消耗。

Description

储油罐电加热自动控制装置及控制方法
技术领域
本公开涉及石油开采领域，特别涉及一种储油罐电加热自动控制装置及控制方法。
背景技术
原油自零散井采出，在储油罐中存储到一定数量后，需要用油罐车将原油拉运至联合站进行处理。由于原油中含蜡，温度低会凝固，因此，在原油拉运过程中，需要对储油罐内的原油进行加热，防止油液温度过低凝固。
相关技术中，通常采用热电偶温度传感器和电加热器对储油罐内的原油进行加热。其中，热电偶温度传感器和电加热器均安装在储油罐底部，热电偶温度传感器用于采集储油罐内的原油温度，然后操作人员根据热电偶温度传感器采集到的温度人为控制电加热器的启停。当电加热器启动工作时，可以对储油罐内的原油进行加热，提升储油罐内的原油温度、降低原油粘度，保证原油正常装运。
然而，上述电加热器安装在储油罐底部，加热过程中，容易出现加热不均匀的情况，导致储油罐底部的原油温度到达设定值，而顶部的原油温度仍较低。且上述热电偶温度传感器只能采集距离储油罐底部25-30cm范围内的原油的温度，不能真实反映储油罐内全部原油温度，测量值准确度差。为了保证储油罐内的原油温度均达到设定值，则需要控制电加热器持续加热，增加了电加热器的工作时间和电能消耗。
发明内容
本公开实施例提供了一种储油罐电加热自动控制装置及控制方法，可以对储油罐内的原油进行均匀加热，保证原油温度测量值的准确度，减少电加热器的工作时间和电能消耗。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种储油罐电加热自动控制装置，用于对储油罐中的原油进行加热，所述储油罐的轴向平行于水平方向，所述储油罐电加热自动控制装置包括液位温度一体化变送器、分段式电加热器和控制器；
所述液位温度一体化变送器安装在储油罐的侧壁上，且所述液位温度一体化变送器的探针从储油罐的侧壁伸入所述储油罐内部，所述液位温度一体化变送器用于检测所述储油罐内的原油温度和液位高度，并发送至所述控制器；
所述分段式电加热器设置在所述储油罐内，所述分段式电加热器具有多个加热部，所述多个加热部分别用于对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热，所述储油罐中原油的液位高度为沿所述储油罐的直径方向上的液位高度；
所述控制器，用于根据所述储油罐内的原油温度和液位高度，控制所述分段式电加热器上的所述多个加热部工作。
可选地，所述分段式电加热器还包括圆柱形外壳，所述多个加热部设置在所述圆柱形外壳内部，所述多个加热部沿所述圆柱形外壳的轴向依次设置。
可选地，所述分段式电加热器沿竖直方向设置在所述储油罐中，或者所述分段式加热器倾斜设置在所述储油罐中，且所述分段式加热器与所述储油罐的轴线呈设定角度设置。
可选地，所述分段式加热器与所述储油罐的轴线呈30°角设置。
可选地，所述分段式加热器设置在所述储油罐内的最高安全液位之下，所述最高安全液位的高度为所述储油罐的直径的95％。
可选地，所述储油罐电加热自动控制装置还包括加热器支架，所述加热器支架的一端固定在所述储油罐的内壁上，所述加热器支架的另一端设有加热器容纳槽，所述分段式电加热器安装在所述加热器容纳槽中。
可选地，所述控制器还用于根据电网在峰谷平时间段的价格差异，控制所述分段式电加热器在设定时间段内对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热，所述设定时间段为所述峰谷平时间段中电价最低的时间段。
第二方面，提供了一种储油罐电加热自动控制方法，所述储油罐电加热自动控制方法适用于如第一方面所述的储油罐电加热自动控制装置，所述储油罐电加热自动控制方法包括：
检测所述储油罐内的原油温度和液位高度；
根据所述储油罐内的原油温度和液位高度，控制所述分段式电加热器上的所述多个加热部分别对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热。
可选地，所述根据所述储油罐内的原油温度和液位高度，控制所述分段式电加热器上的所述多个加热部分别对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热，包括：
当所述储油罐内的液位高度到达第一液位高度时，控制位于所述第一液位高度以下的所述加热部对位于所述储油罐内的原油进行加热，直至所述储油罐内的原油温度达到设定温度，所述第一液位高度为所述储油罐内位于最高安全液位以下的任意高度；
控制第一加热部间歇工作，并控制所述多个加热部中除所述第一加热部外的其它加热部停止工作，所述第一加热部为所述多个加热部中位于所述第一液位高度以下的任意一个加热部。
可选地，所述储油罐电加热自动控制方法还包括：
根据电网在峰谷平时间段的价格差异，控制所述分段式电加热器在设定时间段内对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热，所述设定时间段为所述峰谷平时间段中电价最低的时间段。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过设置一种储油罐电加热自动控制装置，由于储油罐水平放置，在具体使用时，可以将液位温度一体化变送器安装在储油罐的侧壁上，以便于检测储油罐中的原油温度和液位高度。同时，通过采用分段式电加热器对储油罐中的原油进行分段加热，从而可以保证原油加热的均匀性，进而可以使得液位温度一体化变送器检测到的原油温度值更准确。且该装置通过采用控制器，可以根据液位温度一体化变送器检测到的储油罐内的原油温度和液位高度，自动控制分段式电加热器上的多个加热部工作，以分别对位于不同液位高度的原油进行分段加热。当储油罐内的原油未到达部分加热部对应的液位高度时，可以控制部分加热部停止工作，从而可以减少分段式电加热器中各个加热部的工作时间和电能消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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。
图1是本公开实施例提供的一种储油罐电加热自动控制装置的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种分段式电加热器的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种储油罐电加热自动控制方法的方法流程图；
图4是本公开实施例提供的一种分段式电加热器的加热示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种储油罐电加热自动控制装置的结构示意图，如图1所示，该储油罐电加热自动控制装置用于对储油罐100中的原油进行加热。储油罐100的轴向平行于水平方向，即储油罐100水平放置。
该储油罐电加热自动控制装置包括液位温度一体化变送器1、分段式电加热器2和控制器3。
液位温度一体化变送器1安装在储油罐100的侧壁上，且液位温度一体化变送器1的探针11从储油罐100的侧壁伸入储油罐100内部。液位温度一体化变送器1用于检测储油罐100内的原油温度和液位高度，并发送至控制器3。
分段式电加热器2设置在储油罐100内，分段式电加热器2具有多个加热部21(参见图2)。多个加热部21分别用于对储油罐100中位于不同液位高度的原油进行分段加热，储油罐100中原油的液位高度为沿储油罐100的直径方向y上的液位高度。
控制器3，用于根据储油罐100内的原油温度和液位高度，控制分段式电加热器2上的多个加热部21工作。
本公开实施例通过设置一种储油罐电加热自动控制装置，由于储油罐水平放置，在具体使用时，可以将液位温度一体化变送器安装在储油罐的侧壁上，以便于检测储油罐中的原油温度和液位高度。同时，通过采用分段式电加热器对储油罐中的原油进行分段加热，从而可以保证原油加热的均匀性，进而可以使得液位温度一体化变送器检测到的原油温度值更准确。且该装置通过采用控制器，可以根据液位温度一体化变送器检测到的储油罐内的原油温度和液位高度，自动控制分段式电加热器上的多个加热部工作，以分别对位于不同液位高度的原油进行分段加热。当储油罐内的原油未到达部分加热部对应的液位高度时，可以控制部分加热部停止工作，从而可以减少分段式电加热器中各个加热部的工作时间和电能消耗。
需要说明的是，在本实施例的上述实现方式中，通过采用控制器3自动控制分段式电加热器2的工作，则整个原油加热过程无需人为控制，可以减少人为控制时出现误判断、误操作的情况，提高对分段式电加热器2的控制准确性。同时还可以节省人力，并提高原油拉运的工作效率。
可选地，储油罐电加热自动控制装置还可以包括电加热器控制柜4。电加热器控制柜4与分段式电加热器2电连接。电加热器控制柜4用于控制分段式加热器2处于手动控制工作模式或自动控制工作模式。
当上述控制器3产生故障无法进行控制时，可以通过该电加热器控制柜4控制分段式加热器2处于手动控制工作模式，然后手动控制分段式加热器2中的各个加热部21工作。
其中，电加热器控制柜4中设有用于控制分段式加热器2处于手动控制工作模式或自动控制工作模式的模式切换按钮。同时电加热器控制柜4上还设有用于控制各个加热部21启停的开关按钮。
在本实施例中，电加热器控制柜4可以采用485标准通信协议输出指示信号至分段式加热器2，以指示分段式加热器2工作在手动控制工作模式或自动控制工作模式。
在本实施例的一种实现方式中，分段式电加热器2沿竖直方向设置在储油罐100中。
在本实施例的另一种实现方式中，如图1所示，分段式加热器2倾斜设置在储油罐100中，且分段式加热器2与储油罐100的轴线呈设定角度θ设置，以保证储油罐100水平放置时，分段式电加热器2对储油罐100内的原油的加热效果。
需要说明的是，设定角度θ可以根据储油罐100的轴向长度、储油罐100的直径以及分段式加热器2的轴向长度决定，以保证分段式加热器2能够安装在储油罐100内，并最大程度的与储油罐100内的原油接触。
例如，当分段式加热器2的轴向长度大于储油罐100的直径时，可以使分段式加热器2与储油罐100的轴线呈设定角度θ设置，以保证分段式加热器2能够安装至储油罐100内。且当储油罐100的轴向长度越长时，θ可以设置的越小。当储油罐100的轴向长度越短时，θ可以设置的越大。
如图1所示，在本实施例中，分段式加热器2与储油罐100的轴线呈30°角设置。
可选地，储油罐100的端面上开设有一通孔，分段式加热器2可以穿过该通孔设置在储油罐100中。
可选地，分段式加热器2设置在储油罐100中的最高安全液位H0之下，最高安全液位H0的高度为储油罐100的直径D的95％。
若注入储油罐100的原油超过最高安全液位H0，则会导致储油罐100内原油溢出，造成环境污染。因此，将分段式加热器2设置在储油罐100中的最高安全液位H0之下，可以保证分段式电加热器2对储油罐100内的原油的加热效果。
在本实施例中，沿如图1所示的y方向，分段式电加热器2距离储油罐100的最远距离为储油罐100的直径的63％。
可选地，储油罐电加热自动控制装置还包括加热器支架5。加热器支架5的一端固定在储油罐100的内壁上，加热器支架5的另一端设有加热器容纳槽5a。分段式电加热器2安装在加热器容纳槽5a中。
可选地，控制器3还用于根据电网在峰谷平时间段的价格差异，控制分段式电加热器2在设定时间段内对储油罐100中位于不同液位高度的原油进行分段加热，设定时间段为峰谷平时间段中电价最低的时间段。
其中，电网的峰谷平时间段是用电高峰时间段、用电低谷时间段和平时用电时间段。用电高峰时间段、用电低谷时间段和平时用电时间段构成一整天用电。各供电公司可按该原则，根据各自季节和峰谷负荷出现的时间不同，具体的划定各个时段。例如广西电网执行的情况是：每日的用电高峰时间段为7：00～11：00，19：00～23：00；平时用电时间段为11：00～19：00；用电低谷时间段为23：00～次日7：00。
通常在用电低谷时间段时的电价最低，因此，在本实施例中，可以控制分段式电加热器2在当日23：00～次日7：00段内对储油罐100中的原油进行分段加热，以节省电费。
示例性地，控制器3在控制分段式电加热器2进行加热时，优先考虑储油罐100中的液位高度和油液温度，再考虑电网峰谷平的价格差异。
在本实施例中，控制器3可以为可编程逻辑控制器，控制器3也可以安装于电加热器控制柜4中。
图2是本公开实施例提供的一种分段式电加热器的结构示意图，如图2所示，分段式电加热器2还包括圆柱形外壳22，多个加热部21设置在圆柱形外壳22内部，多个加热部21沿圆柱形外壳22的轴向依次设置。圆柱形外壳22可以起到防护作用。
示例性地，分段式电加热器2的外壳内设有三个额定功率为5KW的加热件，形成三个加热部21。分段式电加热器2的尺寸可以与现有GDRBZ系列电加热器相同，分段式电加热器2的总功率为15KW，加热温度为50-85℃(可设定)，防爆等级为ExdⅡC。
图3是本公开实施例提供的一种储油罐电加热自动控制方法的方法流程图，如图3所示，该储油罐电加热自动控制方法适用于如上述实施例所述的储油罐电加热自动控制装置。该储油罐电加热自动控制方法包括：
步骤301、检测储油罐内的原油温度和液位高度。
在本实施例中，可以采用液位温度一体化变送器1检测储油罐100内的原油温度和液位高度。
步骤302、根据储油罐内的原油温度和液位高度，控制分段式电加热器上的多个加热部分别对储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热。
示例性地，步骤302可以包括：
当储油罐100内的液位高度到达第一液位高度时，控制位于第一液位高度以下的加热部对位于储油罐内的原油进行加热，直至储油罐内的原油温度达到设定温度。其中，第一液位高度为储油罐100内位于最高安全液位H0以下的任意高度。
控制第一加热部间歇工作，并控制多个加热部21中除第一加热部外的其它加热部停止工作，第一加热部为多个加热部21中位于第一液位高度以下的任意一个加热部。
由于此时储油罐100内的原油已经达到设定温度，因此，此时只需控制其中一个加热部间隙工作，起到保温作用，以将储油罐100内的原油温度维持在设定温度即可。该控制方法可以节省减少部分电加热器的工作时间和电能消耗，从而可以减少原油拉运过程的花费成本。
图4是本公开实施例提供的一种分段式电加热器的加热示意图，如图4所示，在本实施例中加热部21包括沿分段式电加热器2的轴向依次间隔布置的加热部21a、加热部21b和加热部21c三个加热部，加热部21c距离储油罐100内的最高安全液位H0的距离最短。
其中，加热部21a用于对位于液位高度H1以下的原油进行加热，加热部21b用于对位于液位高度H1至液位高度H2之间的原油进行加热，加热部21c用于对位于液位高度H2至液位高度为H3之间的原油进行加热。
在本实施例中，H1＝50％D，H2＝75％D，H3＝90％D，设定温度为62℃-70℃。
则，当储油罐100内的液位高度达到H1时，由控制器3对分段式电加热器2发出指令控制加热部21a工作。
当储油罐100内的液位高度达到H2时，控制加热部21a和加热部21b工作。
当储油罐100内的液位高度达到H3时，控制加热部21a、加热部21b和加热部21c工作。
待储油罐100内的原油温度达到62℃-70℃后，控制加热部21a间歇工作，并控制加热部21b和加热部21c停止工作，使储油罐100内的原油温度维持在62℃-70℃。
可选地，该储油罐电加热自动控制方法还包括：
根据电网在峰谷平时间段的价格差异，控制分段式电加热器在设定时间段内对储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热。
其中，设定时间段为峰谷平时间段中电价最低的时间段。
在本实施例中，可以控制分段式电加热器2在当日23：00～次日7：00段内对储油罐100中的原油进行分段加热，以节省电费。
示例性地，在控制分段式电加热器2进行加热时，优先考虑储油罐100中的液位高度和油液温度，再考虑电网峰谷平的价格差异。
本公开实施例通过采用一种储油罐电加热自动控制装置，由于储油罐水平放置，在具体使用时，可以将液位温度一体化变送器安装在储油罐的侧壁上，以便于检测储油罐中的原油温度和液位高度。同时，通过采用分段式电加热器对储油罐中的原油进行分段加热，从而可以保证原油加热的均匀性，进而可以使得液位温度一体化变送器检测到的原油温度值更准确。且该装置通过采用控制器，可以根据液位温度一体化变送器检测到的储油罐内的原油温度和液位高度，自动控制分段式电加热器上的多个加热部工作，以分别对位于不同液位高度的原油进行分段加热。当储油罐内的原油未到达部分加热部对应的液位高度时，可以控制部分加热部停止工作，从而可以减少分段式电加热器中各个加热部的工作时间和电能消耗。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储油罐电加热自动控制装置，用于对储油罐(100)中的原油进行加热，其特征在于，所述储油罐(100)的轴向平行于水平方向，所述储油罐电加热自动控制装置包括液位温度一体化变送器(1)、分段式电加热器(2)和控制器(3)；
所述液位温度一体化变送器(1)安装在储油罐(100)的侧壁上，且所述液位温度一体化变送器(1)的探针(11)从储油罐(100)的侧壁伸入所述储油罐(100)内部，所述液位温度一体化变送器(1)用于检测所述储油罐(100)内的原油温度和液位高度，并发送至所述控制器(3)；
所述分段式电加热器(2)设置在所述储油罐(100)内，所述分段式电加热器(2)具有多个加热部(21)，所述多个加热部(21)分别用于对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热，所述储油罐中原油的液位高度为沿所述储油罐的直径方向(y)上的液位高度；
所述控制器(3)，用于根据所述储油罐(100)内的原油温度和液位高度，控制所述分段式电加热器(2)上的所述多个加热部(21)工作。
2.根据权利要求1所述的储油罐电加热自动控制装置，其特征在于，所述分段式电加热器(2)还包括圆柱形外壳(22)，所述多个加热部(21)设置在所述圆柱形外壳(22)内部，所述多个加热部(21)沿所述圆柱形外壳(22)的轴向依次设置。
3.根据权利要求1或2所述的储油罐电加热自动控制装置，其特征在于，所述分段式电加热器(2)沿竖直方向设置在所述储油罐(100)中，或者所述分段式加热器(2)倾斜设置在所述储油罐(100)中，且所述分段式加热器(2)与所述储油罐(100)的轴线呈设定角度设置。
4.根据权利要求3所述的储油罐电加热自动控制装置，其特征在于，所述分段式加热器(2)与所述储油罐(100)的轴线呈30°角设置。
5.根据权利要求1或2所述的储油罐电加热自动控制装置，其特征在于，所述分段式加热器(2)设置在所述储油罐(100)内的最高安全液位之下，所述最高安全液位的高度为所述储油罐(100)的直径的95％。
6.根据权利要求1或2所述的储油罐电加热自动控制装置，其特征在于，所述储油罐电加热自动控制装置还包括加热器支架(5)，所述加热器支架(5)的一端固定在所述储油罐(100)的内壁上，所述加热器支架(5)的另一端设有加热器容纳槽(5a)，所述分段式电加热器(2)安装在所述加热器容纳槽(5a)中。
7.根据权利要求1或2所述的储油罐电加热自动控制装置，其特征在于，所述控制器(3)还用于根据电网在峰谷平时间段的价格差异，控制所述分段式电加热器(2)在设定时间段内对所述储油罐(100)中位于不同液位高度的原油进行分段加热，所述设定时间段为所述峰谷平时间段中电价最低的时间段。
8.一种储油罐电加热自动控制方法，其特征在于，所述储油罐电加热自动控制方法适用于如权利要求1至7任一项所述的储油罐电加热自动控制装置，所述储油罐电加热自动控制方法包括：
检测所述储油罐内的原油温度和液位高度；
根据所述储油罐内的原油温度和液位高度，控制所述分段式电加热器上的所述多个加热部分别对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热。
9.根据权利要求8所述的储油罐电加热自动控制方法，其特征在于，所述根据所述储油罐内的原油温度和液位高度，控制所述分段式电加热器上的所述多个加热部分别对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热，包括：
当所述储油罐内的液位高度到达第一液位高度时，控制位于所述第一液位高度以下的所述加热部对位于所述储油罐内的原油进行加热，直至所述储油罐内的原油温度达到设定温度，所述第一液位高度为所述储油罐内位于最高安全液位以下的任意高度；
控制第一加热部间歇工作，并控制所述多个加热部中除所述第一加热部外的其它加热部停止工作，所述第一加热部为所述多个加热部中位于所述第一液位高度以下的任意一个加热部。
10.根据权利要求8所述的储油罐电加热自动控制方法，其特征在于，所述储油罐电加热自动控制方法还包括：
根据电网在峰谷平时间段的价格差异，控制所述分段式电加热器在设定时间段内对所述储油罐中位于不同液位高度的原油进行分段加热，所述设定时间段为所述峰谷平时间段中电价最低的时间段。
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