CN206081760U - 集成化智能型油田污水罐收油控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于油田采油污水处理领域，尤其涉及一种集成化智能型油田污水罐收油控制装置，包括除油罐、污油罐、污油泵和控制器，除油罐的外侧设置有进液管、出水管和收油管，除油罐的内部设置有收油槽，出水管与除油罐的内部连通，收油管的一端与收油槽的内部连通，另一端与污油罐的内部连通，所述的污油泵的进液端与污油罐的内部连通，所述的收油管上设置有收油阀和振动传感器，收油阀串连在收油管上，所述的出水管上串联有电控调节阀；除油罐内设置有除油罐液位传感器和油水界面传感器；所述的电控调节阀包括阀体、用于实现阀门电动开合的电动执行器和辅助密封装置，所述的辅助密封装置为一块从侧面插装在阀体上的隔板。

Description

集成化智能型油田污水罐收油控制装置

技术领域

本实用新型属于油田采油污水处理领域，尤其涉及一种集成化智能型油田污水罐收油控制装置。

背景技术

除油罐是油田污水站主要除油、除固设备，其除油功能是进行油水分离并将分离出的油排至污油罐或油***。要实现和保证除油罐收油，必须保证除油罐的液面适当高于收油槽，因此，为实现收油目的，需要根据水量的变化调节罐内水位。目前罐内水位只能由出水堰的高度来调节，生产中需要熟悉水量变化规律，当水量增大时，降低调节堰高度；当水量减小时，提高调节堰高度。实际生产中，当除油罐需要收油时，需工人到罐顶操作调节堰到适当位置，使罐内水位略高于收油槽，罐内浮油通过收油槽流到收油管到污油罐，实现收油。

实际生产中除油罐收油工作存在的主要问题：一是调节堰操作难度较大，存在生产安全隐患。通过人工在罐顶操作调节堰上手轮使调节堰上下移动，实现罐内水位升降，满足收油时液位高度需求。因调节堰上手***作扭矩较大，通常一个岗位女工完成调节堰升降较困难；另外，工人在罐上操作，站立位置为调节堰箱体顶板，板下易腐蚀，且操作环境易产生挥发性可燃气体聚集，存在生产安全隐患。二是收油需要多人配合才能完成。通过2-3个人配合，在液位仪表准确情况下，辅助人工观察、电话联系、判断调节堰正确位置进行收油。来液变化大时易发生液位不准、收不到油的情况。三是调节堰丝杠腐蚀损坏。调节堰丝杠在出水口上方，受水气腐蚀，易锈死，导致无法操作。

由于以上原因，油田目前在用除油罐收油均存在不同程度收油问题，不仅影响了除油罐除油效果，而且由于长时间不收油，使罐上油层较厚，不只影响水质，且存在安全隐患。

除油罐自动收油装置技术现状：

第一种，是浮动收油装置，由主浮子、伴热盘、平衡浮子及收油口、回转接头、输油管、限位线、热源管、等构件组成。当罐内液体液位发生变化时，整体装置在主浮子浮力作用下，而绕回转接头上下运动。并且收油口始终处于油层中收取表面浮油。这种方式的主要问题是连接件在污水环境下可靠性差，出问题后就只能等数年后除油罐维修时恢复，应用效果差。

第二种，采用气动或液压***调节方式，由气动***(空压机、稳压罐、调节堰调节装置、仪表、控制***等)或液压***(油泵、稳压罐、调节堰调节装置、仪表、控制***等)组成。当罐内液体液位发生变化时，调节堰在调节装置带动下上下运动，使油水界面始终处于收油槽上方。这种方式的主要问题是***需要设置净化风或油泵***，控制***复杂，目前在油田污水处理过程中未见应用。收油效果未知。

第三种，采用罐出口水量调节方式，由出水调节装置、仪表、控制***等组成。当罐内液体液位发生变化时，调节装置调节出水量，使油水界面始终处于收油槽上方。目前，这种方式在油田污水处理过程中没有应用。

发明内容

本实用新型提供一种集成化智能型油田污水罐收油控制装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本实用新型提供一种集成化智能型油田污水罐收油控制装置，包括除油罐、污油罐、污油泵和控制器，除油罐的外侧设置有进液管、出水管和收油管，除油罐的内部设置有收油槽，出水管与除油罐的内部连通，收油管的一端与收油槽的内部连通，另一端与污油罐的内部连通，所述的污油泵的进液端与污油罐的内部连通，所述的收油管上设置有收油阀和振动传感器，收油阀串连在收油管上，所述的出水管上串联有电控调节阀；

除油罐内设置有除油罐液位传感器和油水界面传感器；

所述的电控调节阀包括阀体、用于实现阀门电动开合的电动执行器和辅助密封装置，所述的辅助密封装置为一块从侧面插装在阀体上的隔板，隔板插装后，可实现对阀体通径的封堵，隔板插装后由压盖封装在阀体内；

所述的污油罐上设置有污油罐油位传感器；

所述的收油阀、振动传感器、电控调节阀、除油罐液位传感器、油水界面传感器、污油罐油位传感器和污油泵均与控制器电连接。

所述的阀体为蝶阀结构或闸板阀结构。

所述的电控调节阀的阀体为角式结构，角式结构的阀体包括壳体、阀芯和阀杆，阀芯安装在阀杆上，阀杆在电动执行器的驱动下沿轴向平移，进而驱动阀芯移动，以实现电控调节阀的开关调节，所述的阀芯上设置有类锥体结构，类锥体的尖端固定有支撑部件，支撑部件为杆状结构，支撑部件的一端与类锥体固定连接，另一端在壳体内壁上沿轴向滑动，阀芯与壳体之间的压紧面上设置有密封圈，阀芯将密封圈压紧以实现阀门的彻底关闭。所述的类锥体的截面积随着轴向坐标的变化呈线性变化。所述的壳体为可拆分结构，壳体拆分后，阀芯可拆下并取出，壳体的各部分之间通过密封圈实现密封连接。所述的收油阀为电磁阀。

本实用新型的有益效果为：本实用新型应用模糊控制理论和人工智能相结合，通过对油田污水处理站除油罐特定液位值的稳定控制实现***理想状态下收油。本实用新型中的流量调节过程满足了流量线型调节要求，自动化程度高，且通过人工智能模拟方法控制调节装置，实现除油罐在最优状态下去除罐内浮油。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是除油罐的除油原理示意图；

图3是阀体为闸板阀结构的电控调节阀的结构示意图；

图4是阀体为蝶阀结构的电控调节阀的结构示意图；

图5是角式结构的电控调节阀的结构示意图；

图6是图5中A处的局部放大图。

图中：1-阀体，2-辅助密封装置，3-电动执行器，4-压盖，5-支撑部件，6-类锥体，7-阀芯，8-阀杆，9-密封圈，10-除油罐，11-收油管，12-进液管，13-收油阀，14-振动传感器，15-电控调节阀，16-出水管，17-污油泵，18-污油罐，19-控制器，20-收油槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述：

一种集成化智能型油田污水罐收油控制装置，包括除油罐10、污油罐18、污油泵17和控制器19，除油罐10的外侧设置有进液管12、出水管16和收油管11，除油罐10的内部设置有收油槽20，出水管16与除油罐10的内部连通，收油管11的一端与收油槽20的内部连通，另一端与污油罐18的内部连通，所述的污油泵17的进液端与污油罐18的内部连通。

收油管11上设置有收油阀13和振动传感器14，收油阀13串连在收油管11上。在实际生产过程中，最佳收油状态为除油罐10液面高度略高于收油槽20的上沿，罐内浮油进入收油槽20的油水混合物总量不足以充满收油管11的竖直区段，收油管11呈半管流状态。除油罐10液位上升到一定高度后，收油槽20和位于除油罐10内的部分收油管11均没入液位下，这时顶层浮油回收就较困难。液体在管道内流动必然产生振动，流动状态不同，振动幅度、振动频率等参数也有所不同。因此，通过振动传感器14监测收油管11的振动状态可间接掌握***的收油状态。在设计控制器19的自动控制流程时，使收油阀13的开启状态随着振动传感器14采集到的振动信息而变化，通过对不同收油状态下振动信息的解析，可实现对收油管11排液速度的动态调整，从而实现最佳收油状态。

所述的出水管16上串联有电控调节阀15，电控调节阀15的结构是本实用新型的一大创新点。一般情况下，电控调节阀15包括阀体1、用于实现阀门电动开合的电动执行器3和辅助密封装置2。电动执行器3通过其内部的电机驱动阀体1内的阀杆移动或转动，从而实现对阀体1的开合程度的电控调节。

所述的辅助密封装置2为一块从侧面插装在阀体1上的隔板，生产状态下，不需要安装隔板以保证液流通畅，在维修时，临时加装隔板，以满足维修时***隔断的需求。

隔板插装后由压盖4封装在阀体1内，可保证隔板安装位置的稳定性，既可在运输过程中防止隔板丢失或损坏，又可防止隔板在使用时受不稳定液体压力冲击而发生串动。

除油罐10内设置有除油罐液位传感器和油水界面传感器，所述的污油罐18上设置有污油罐油位传感器，所述的收油阀13、振动传感器14、电控调节阀15、除油罐液位传感器、油水界面传感器、污油罐油位传感器和污油泵17均与控制器19电连接。此处采用的各传感器以及配套的控制***均为常规的自动控制手段，因此，自动控制技术本身并不属于本实用新型要求的保护范围。

所述的阀体1可以为蝶阀结构或闸板阀结构，两种结构均为直线式连接结构，只能串联在直管段上，若管道的工艺流程中需要弯折，需另置弯头。蝶阀结构的特点是动作速度快，但调节精度较低，闸板阀结构的特点是调节精度高，但动作速度慢，实际生产时，用户可根据使用需求进行选择。

为了进一步减小安装空间的占用，节省了工艺流程中弯头的使用，电控调节阀15的阀体1可设置为角式结构。

角式结构的阀体1包括壳体、阀芯7和阀杆8，阀芯7安装在阀杆8上，阀杆8在电动执行器3的驱动下沿轴向平移，进而驱动阀芯7移动，以实现电控调节阀15的开关调节。

所述的阀芯7上设置有类锥体6，类锥体6的截面积随着轴向坐标的变化呈线性变化，由于阀体1的最大通径一定，因此，随着阀芯7的移动，类锥体与壳体之间的过液面积也呈线性变化。类锥体6的设计使得阀芯7匀速移动过程中，阀体1的过液量均匀变化，从而提高了电控调节阀15的调节精度。

类锥体6的尖端固定有支撑部件5，可起到限制类锥体6的悬出端在液流作用下振动，确保了阀芯7移动过程中的稳定性，从而减少电控调节阀15工作时的噪音，同时也降低了电控调节阀15的损坏几率，延长了使用寿命。

与其它结构相比支撑部件5为杆状结构，可最大程度的减小对液体流动的阻碍，从而进一步保证调节精度。

支撑部件5的一端与类锥体6固定连接，另一端在壳体内壁上沿轴向滑动，实际生产时，在保证支撑效果的情况下，尽量将支撑部件5与类锥体6固定连接点设置在靠近类锥体6的尖端的位置，以进一步减少支撑部件5对液体流动的阻碍，避免对调节精度造成影响。

阀芯7与壳体之间的压紧面上设置有密封圈9，阀芯7将密封圈9压紧以实现阀门的彻底关闭。将密封面设置在压紧面上，不易聚集杂物，同时，将用于阀芯7密封的密封圈9所在位置与用于调节流量的水力断面分开，显著减少了液流对密封件的冲击，提高了密封件的使用寿命。另外，用于阀芯7密封的密封圈9只在阀门关闭时使用，减少了密封件的磨损，从而进一步保证密封可靠，避免了装置关断时密封面不严的情况。

所述的壳体为可拆分结构，壳体拆分后，阀芯7可拆下并取出，壳体的各部分之间通过密封圈9实现密封连接。可拆分的壳体使得阀芯等内部结构可拆卸维修，与铸造成一体的壳体相比，可维修性显著提高，使用成本也得以降低。

所述的收油阀13为电磁阀。电磁阀的动作速度快，密封效果好，使用寿命长，非常适合用于对收油管11的流量控制。

一种集成化智能型油田污水罐收油控制方法，包括：

步骤1，打开除油罐10的进液管12上的阀门，使含油污水进入除油罐10；

步骤2，通过除油罐液位传感器和油水界面传感器监测除油罐10内的油面(即除油罐10内的液面)和油水界面的高度，当油面高度上升到高于收油槽20上沿的高度时，浮油开始进入收油槽20，***进入收油模式，此时打开收油阀13进行排油，排出的浮油储存至污油罐18内；

步骤3，当收油槽20被上升的油面淹没时，收油槽20和位于除油罐10内的部分收油管11均没入液位下，这时顶层浮油回收就较困难。此时，在控制器19的自动控制下，打开用于控制出水量的电控调节阀15，通过加大出水量使除油罐10内的油面下降至高于收油槽20上沿又不淹没收油槽20的状态。油面与收油槽20之间的高度差可根据生产状态现场确定。

步骤4，当除油罐10内的油面降至低于收油槽20上沿的高度时，缩小电控调节阀15的开度，使出水量减少，油面升高。

步骤5，重复步骤3、4，实现除油罐10内油面的动态调节；

在上述步骤进行过程中，通过油水界面传感器持续监测除油罐10内的油水界面的高度，当油水界面的高度大于收油槽20上沿的高度时，通过加大电控调节阀15的开度来增大出水量，使得油水界面保持在低于收油槽20上沿的状态。

进一步地，通过振动传感器14监控收油管11的振动状态，对振动数据解析后，依据收油管11内液体流动状态验证收油状态，实现最佳收油状态拟合。

进一步地，通过污油罐油位传感器监测污油罐18内的油位，当该油位高于上限时，控制器19自动打开污油泵17，进而将污油罐18排空，从而避免了排空污油罐18过程中的人工干预。

本实用新型应用模糊控制理论和人工智能相结合，通过对油田污水处理站除油罐10的特定液位值的稳定控制实现***理想状态下收油。本实用新型中的流量调节过程满足了流量线型调节要求，自动化程度高，且通过人工智能模拟方法控制调节装置，实现除油罐10在最优状态下去除罐内浮油。

Claims (6)

1.集成化智能型油田污水罐收油控制装置，包括除油罐(10)、污油罐(18)、污油泵(17)和控制器(19)，除油罐(10)的外侧设置有进液管(12)、出水管(16)和收油管(11)，除油罐(10)的内部设置有收油槽(20)，出水管(16)与除油罐(10)的内部连通，收油管(11)的一端与收油槽(20)的内部连通，另一端与污油罐(18)的内部连通，所述的污油泵(17)的进液端与污油罐(18)的内部连通，所述的收油管(11)上设置有收油阀(13)和振动传感器(14)，收油阀(13)串连在收油管(11)上，所述的出水管(16)上串联有电控调节阀(15)；

除油罐(10)内设置有除油罐液位传感器和油水界面传感器；

所述的电控调节阀(15)包括阀体(1)、用于实现阀门电动开合的电动执行器(3)和辅助密封装置(2)，所述的辅助密封装置(2)为一块从侧面插装在阀体(1)上的隔板，隔板插装后，可实现对阀体(1)通径的封堵，隔板插装后由压盖(4)封装在阀体(1)内；

所述的污油罐(18)上设置有污油罐油位传感器；

所述的收油阀(13)、振动传感器(14)、电控调节阀(15)、除油罐液位传感器、油水界面传感器、污油罐油位传感器和污油泵(17)均与控制器(19)电连接。

2.根据权利要求1所述的集成化智能型油田污水罐收油控制装置，其特征在于：所述的阀体(1)为蝶阀结构或闸板阀结构。

3.根据权利要求1所述的集成化智能型油田污水罐收油控制装置，其特征在于：所述的电控调节阀(15)的阀体(1)为角式结构，角式结构的阀体(1)包括壳体、阀芯(7)和阀杆(8)，阀芯(7)安装在阀杆(8)上，阀杆(8)在电动执行器(3)的驱动下沿轴向平移，进而驱动阀芯(7)移动，以实现电控调节阀(15)的开关调节，所述的阀芯(7)上设置有类锥体(6)，类锥体(6)的尖端固定有支撑部件(5)，支撑部件(5)为杆状结构，支撑部件(5)的一端与类锥体(6)固定连接，另一端在壳体内壁上沿轴向滑动，阀芯(7)与壳体之间的压紧面上设置有密封圈(9)，阀芯(7)将密封圈(9)压紧以实现阀门的彻底关闭。

4.根据权利要求3所述的集成化智能型油田污水罐收油控制装置，其特征在于：所述的类锥体(6)的截面积随着轴向坐标的变化呈线性变化。

5.根据权利要求3所述的集成化智能型油田污水罐收油控制装置，其特征在于：所述的壳体为可拆分结构，壳体拆分后，阀芯(7)可拆下并取出，壳体的各部分之间通过密封圈(9)实现密封连接。

6.根据权利要求1所述的集成化智能型油田污水罐收油控制装置，其特征在于：所述的收油阀(13)为电磁阀。