申请日2016.10.19
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号B01D17/032; C02F1/40; F16K1/00; F16K1/38; F16K27/02; F16K31/04
摘要
本发明属于油田采油污水 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和方法，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。
摘要附图
权利要求书
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。
7.集成化智能型油田污水罐收油控制方法，其特征在于：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，系统进入收油模式，同时打开收油阀(13);
步骤3，当收油槽(20)被上升的油面淹没时，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;
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。
8.根据权利要求7所述的集成化智能型油田污水罐收油控制方法，其特征在于：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。
9.根据权利要求7所述的集成化智能型油田污水罐收油控制方法，其特征在于：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。
说明书
集成化智能型油田污水罐收油控制装置和方法
技术领域
本发明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和方法。
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系统。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。因调节堰上手轮操作扭矩较大，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，采用气动或液压系统调节方式，由气动系统(空压机、稳压罐、调节堰调节装置、仪表、控制系统等)或液压系统(油泵、稳压罐、调节堰调节装置、仪表、控制系统等)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系统需要设置净化风或油泵系统，控制系统复杂，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、控制系统等组成。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
本发明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。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
本发明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。
本发明提供一种集成化智能型油田污水罐收油控制方法，包括：
步骤1，打开除油罐的进液管上的阀门，使含油污水进入除油罐;
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内的油面和油水界面的高度，当油面高度上升到高于收油槽上沿的高度时，系统进入收油模式，同时打开收油阀;
步骤3，当收油槽被上升的油面淹没时，在控制器的自动控制下，打开用于控制出水量的电控调节阀，通过加大出水量使除油罐内的油面下降至高于收油槽又不淹没收油槽的状态;
步骤4，当除油罐内的油面降至低于收油槽上沿的高度时，缩小电控调节阀的开度，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内的油水界面的高度，当油水界面的高度大于收油槽上沿的高度时，通过加大电控调节阀的开度来增大出水量，使得油水界面保持在低于收油槽上沿的状态。进一步地，通过振动传感器监控收油管的振动状态，对振动数据解析后，依据收油管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内的油位，当该油位高于上限时，控制器自动打开污油泵，进而将污油罐排空。
本发明的有益效果为：本发明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系统理想状态下收油。本发明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。