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超声波自动脱水系统,引领自动化脱水新常态!

石化缘科技咨询 2022-01-02 02:20:24


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超声波自动脱水系统——引领自动化脱水新常态

        

原油罐、污油罐、成品油罐或是化工生产过程中罐的脱水工作一直是石油石化企业的一项重要工作。随着全国石油化工工业的发展和储油罐的不断增加,安全防火和环境治理问题日益突显。以往在石油化工企业储油罐脱水过程中,一般采用人工现场看管手动阀门进行脱水,目测脱水带油时才关闭阀门,这样既造成油品浪费,又污染了环境,还容易因脱岗跑油而造成火灾,国内数次重大油罐区火灾事故与油罐人工脱水跑油有关,给国家和人民的生命财产造成重大损失。并且人工脱水劳动强度大,脱水带出的有毒气体会对人体造成一定的伤害,脱水的可靠性完全建立在操作工的责任心上。


通过自动脱水系统不仅可以最大程度地减轻工人的劳动强度和提高生产效益。以往的机械式自动脱水罐虽然能够实现自动脱水功能,但是脱水精确度不高,也不能实现远程控制及排水数据的保存。


新型超声波自动脱水系统主要是通过超声检测设备的实时检测,实现储罐的脱水测量及控制过程。超声检测仪器是通过多组传感器实现对介质的检测分析,有比较、更精确地实时反映管道内油水介质的情况,并及时通过控制器体现到阀门的开闭上,真正实现产品的全自动运行的工作状态。还可以实现生产过程的信息化管理,增加企业生产效益。


一、技术原理


储罐自动脱水控制器是以中国科学院声学研究所的科研成果——超声检测仪器为基础搭建的,专门面向油田、炼油厂各类油水罐和化工厂的储罐的自动脱水测控装置。超声波在通过不同密度的介质时,声阻不同,衰减比例亦不同,故可根据超声波的信号衰减情况来区分原油储罐的介质情况,即原油、乳化层和水。本产品通过检测声波信号衰减状况来判断各个换能器所处位置的液体是否为水,从而实现原油储罐的自动脱水功能。



本系统通过内置在管道的超声传感器发射、接收超声信号,根据管道内超声信号遇到不同介质时的衰减进行分析判断(如上图),通过高速信号处理技术捕捉数据,对管道内介质进行测量、辨别,最终通过PLC控制器对阀门的开闭及角度进行控制,进而实现自动脱水。


二、油水识别精度


油水检测传感器的水中含油量的数学表达式,以及当水中含油量为3‰ 时的计算值;油水识别判据、油水检测传感器的标定方法及标定值。


ProS-WD148超声波自动脱水系统的超声波油水探测传感器采用ANALOG DEVICES公司生产的14位高速高精度AD转换器AD9244。它具有750MHz的输入带宽,最高允许抽样速率达到65MHz。它专门应用于峰峰值小于2V的小信号模数转换系统,其最大的特点就是体积小,功耗低,精度高。


计算方法如下:


14bit的分辨率为 1/214  = 1/16384

14bit的理论精度为 1/213  = 1/8192 ≈ 0.12‰

14bit的实际精度为 1/210  = 1/1024 ≈ 1‰


ProS-WD148超声波油水探测传感器的实际精度为 1‰,其输出信号为4~20mA,代表的油水比例为 4-20mA对应含油率为 2~0%。


标定方法如下:


序号

电流mA

含油率‰

——

1

20

0

——

2

19.9

0.125

——

3

19.8

0.25

——

4

19.7

0.375

——

5

19.6

0.5

——

6

19.5

0.625

——

7

19.4

0.75

——

8

19.3

0.875

——

9

19.2

1.0

——

10

19.1

1.125

——

11

19.0

1.25

——

12

18.0

2.5

——

13

17.9

2.625

——

14

17.8

2.75

——

15

17.7

2.875

——

16

17.6

3.0

3‰

17

17.0

3.75

——

18

16.0

5

——

19

15.0

6.25

——

20

14.0

7.5

——

21

13.0

8.75

——

22

12.0

10

——

23

11.0

11.25

——

24

10.0

12.5

——

25

9.0

13.75

——

26

8.0

15

——

27

7.0

16.25

——

28

6.0

17.5

——

29

5.0

18.75

——

30

4.0

20

——


在现场工况允许的情况下,在储罐就近位置安装自动脱水系统,自动脱水系统包括罐前处理器、自动阀门、超声检测装置。通过本系统实现储罐在线检测分析,通过罐前处理器控制阀门实现脱水的自动化过程。储罐排污口可安装摄像头,排水画面可传输至中控室上位机画面中。当排水口打开排水开始时脱水画面弹出,并伴有声音提示,排水结束画面自动关闭。


三、工况选型


根据储罐排污口类型脱水系统主要分为两大类:F平管方式和S虹吸管方式。


1、ProS-WD148-F型


适用于现场排污口为平管的储罐,自动脱水过程中带出的油到管道里后,在下一批水来时会通过层流的方式置换回储罐里,根据这个物理原理可以实现油水置换,保证管道内介质与管道内同液位的介质一致。此方案系统结构清晰简洁。


安装示意图:



业务逻辑图:



2、ProS-WD148-S1型


适用于现场储罐排污口为虹吸管且有合适的回注口。控制终端定期开启排水系统,油水含量分析仪及超声检测设备实时监测管道内介质情况,进行排水。回油泵另设旁路直接连接排水管道与储罐。一次排水过程结束后开启回油泵,使管道内原油回注到储罐。


安装示意图:




业务逻辑图:



3、ProS-WD148-S2型


此型同为虹吸管储罐适用类型,但本套装置不需要回注口。回油泵和缓冲罐组成一条支路,与排水管支路用三通分开。罐前切水控制器开启排水系统,首先将缓冲罐支路(自动阀门1)关闭,排水支路(自动阀门2)打开,进行排水,直到超声波检测设备检测到管道内介质为油,关闭排水支路。此时判断缓冲罐内液位高度,若缓冲罐液位安全,则开启缓冲罐支路将管道内油排入缓冲罐内;若缓冲罐液位超过安全线,则打开回油泵将缓冲罐内的油抽回储罐。此方案控制过程较复杂,但储罐无需配备回注孔。


安装示意图:




业务逻辑图:


四、系统特点


1、闭环控制技术


为了安全可靠的对气动调节阀进行控制,本储罐自动切水测控装置内置了广泛信赖的西门子PLC S7-200作为其控制核心单元,在开发程序上采用了三取二表决的安全确认设计理念,即PLC接收三套油水分析器反馈的介质编码数据,只有两个或两个以上油水分析器同时反馈水信号时,PLC开启阀门,并在No.1油水分析器反馈油信号时,迅速调小阀门开度,当No.2油水分析器反馈油信号时,关闭阀门,由于乳化液的声波反馈信号明显区别于油和水,用户可按实际需要对系统进行设置以达到是否排放乳化液的目的。


2、远程控制能力


本切水系统具有远程监控功能,可通过远程控制系统SCADA组态画面,用以监控现场设备。SCADA组态主画面主要有原油储罐、管道介质传感器、罐前处理器、气动调节阀、流量计、网络(以太网、光纤)、高清数字摄像机、伴热系统、及管道、转换开关、控制按钮、指示灯、动画等设备组成。


主画面可设定并显示阀门开度、最大排水时间、油/水/无三种介质状态、累计排水时间、累积流量、介质温度等参数。


远程控制可通过主画面选择自动控制或手动控制。选择自动控制时设备闭环控制即设备信号为水时自动打开排水调节阀,每次开阀时有语音播报提示开阀,如“102号罐排水开始”并伴有流水音乐提示排水,同时有动画显示和指示灯显示排水状态。检测为油时自动关闭排水调节阀,关闭流水音乐提示音,停止动画和指示灯显示。选择手动控制时,可通过组态画面操作阀门的开闭。


本系统还配有现场摄像机可通过网络实时传送切水现场工况图像至SCADA系统并具有图像存储和回放等功能。


远程控制系统界面(罐区多台储罐切水界面)


远程控制系统界面(罐区单台储罐切水界面)


本系统拥有强大的数据存储功能,通过远程控制系统SCADA画面,查询历史记录、报警记录、曲线视图、具有数据导出、打印等功能。显示和查询排水时间和停止排水时间,可查看单次排水时间和累计排水时间,单次排水流量和累计排水流量。


排水流量及时间查询:



五、现场案例


1、燕山石化


为加强自动化建设,以“安全环保、节能减排、降低职工职业伤害”为出发点,燕山石化在2014年安装了超声波自动脱水系统,系统自动检测自动排水,完全取代人工,至今系统运行稳定。


燕山石化现场图片


2、茂名石化


随着公司炼油加工量的不断增加在油库储输的原油越来越多,油罐脱水任务越来越重,而岗位定编人员越来越少,基于此实现罐区脱水自动化非常有必要。


茂名石化中控室操作界面:


 

茂名石化现场排水图片:



注:以上文件仅限石化缘科技平台宣传使用,最终解释权归中科隆声所有。


关于中科隆声科技有限公司


1、企业简介


中科隆声科技有限公司成立于1999年,是一家致力于石油石化行业,为石油石化安全生产与管理提供相关设备系统、技术服务及应用解决方案,是集研发、生产、销售和服务于一体的国家高新技术企业。,组建了实力雄厚的技术研发专家团队,并成功首创国际领先的“0.1mm级超声测量”专利技术,该技术已成功应用于超声波液位计、超声波液位开关、超声波管道含水率检测、超声波自动脱水系统的研发并在各大炼厂、油田、化工均已投用,设备运行稳定、检测精确,已受到各业主单位好评。


2、生产经营范围


中科隆声设备一览表

生产中

超声波液位计

超声波液位开关

超声波自动脱水系统

信息化、安全建设

智能油品车间建设

锅炉管在线寿命评估与监测

在研项目

超声波流量计

超声波破乳系统


3、联系我们


总部地址:北京市海淀区紫竹院路81号中国兵器北方地产大厦8层

电话:010-88829115

传真:010-67837185 

 

注:本次内容仅供大家详细了解我公司生产的“超声波自动脱水系统”,分别从系统简介、技术原理、工作原理、系统特点、案例几个方面详述,如各位同仁对我公司其他设备感兴趣,欢迎您的来电,我们愿意同您做详细交流并提供相关技术文件。

 

本文由中科隆声科技有限公司提供,文中若有不准确的地方欢迎留言探讨!向石化缘投稿请点击下方图片了解详情!


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