储油罐盘库切水机器人及其控制方法技术

一种储油罐盘库切水机器人及其控制方法，可实现储油罐多参数自动化综合检测、计量和管理，实现储油罐液位、界面、分层含水、分层温度、分层密度、分层压力、液量、油量、水量的自动精确测量与切水的精确控制；包括安装在储油罐上面的电动执行机构，设置在储油罐内可上下移动的多功能射频含水分析仪，安装在储油罐底部出口的切水管线，设置在切水管线上的手动切水阀门、水中油份分析仪、自动切水阀，设置在切水管线上的旁路回油管，设置在旁路回油管上的气动隔膜泵、回油电磁阀，分别与机器人、气动隔膜泵、自动切水阀和回油电磁阀的信号输入端连接的室外防爆信号处理终端，与室外防爆信号处理终端输出端连接的室内信号处理终端和计算机。

【技术实现步骤摘要】
储油罐盘库切水机器人及其控制方法
本专利技术涉及一种储油罐智能型多参数综合计量控制领域，尤其涉及一种储油罐盘库切水机器人及其控制方法。
技术介绍
大型储油罐的多参数自动计量盘库与自动切水问题是长期困扰石油石化行业的一大难题，目前储油罐的含水采用人工捞样、化验，液位采用手工检尺，而切水采用手动开阀切水，这种方法早已经暴露出数据不准、浪费资源和安全隐患等方面的问题。具体问题如下：1、储油罐传统计量液位界面、分层含水、分层温度、分层密度、分层压力的方法是：操作人员手提着取样桶，冒着烈日，攀登几十级旋梯，到几十米的储油罐顶上，打开量油孔，慢慢放入取样桶，呼吸着硫化氢等有害的油气，进行上、中、下三点捞样，然后化验出含水率。这种方法存在着捞样位置不准确，化验结果不准确，油水界面不准确，化验速度慢，人员不安全等问题。而检尺的结果不准确，速度慢，存在人员的不安全问题；2、储油罐传统切水方法是手工开阀切水，存在油和水很难分清、造成油品的浪费的弊端及安全隐患和健康风险。3、目前虽然有些储油罐安装了仪表，但都是单一功能，测量单一参数。如：雷达物位计、磁伸缩液位计、伺服液位计等，这些仪表只能测量单一液位参数，无法测量储油罐内液位以下的各种参数，例如分层含水、分层温度、分层密度、分层压力、油水界面等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种储油罐盘库切水机器人及其控制方法，可实现储油罐多参数自动化综合检测、计量和管理，实现储油罐液位、界面、分层含水、分层温度、分层密度、分层压力、液量、油量、水量及等参数的自动精确测量与切水的精确控制。本专利技术技术解决方案是：本专利技术涉及的储油罐盘库切水机器人，包括安装在储油罐上面的电动执行机构，设置在储油罐内由电动执行机构带动上下移动的多功能射频含水分析仪，安装在储油罐底部出口的切水管线，设置在切水管线上的手动切水阀门、水中油份分析仪、自动切水阀，设置在切水管线上的旁路回油管，设置在旁路回油管上的气动隔膜泵、回油电磁阀，分别与机器人、气动隔膜泵、自动切水阀和回油电磁阀的信号输入端连接的室外防爆信号处理终端，与室外防爆信号处理终端输出端连接的室内信号处理终端和计算机；所述电动执行机构，由通过法兰安装在储油罐取样口的机座、设置在机座里面的储丝筒、卷绕在储丝筒上的防腐蚀承荷电缆、控制储丝筒升降的步进电动执行器组成，所述储丝筒通过设置其上的防腐蚀承荷电缆与多功能射频含水分析仪连接；所述多功能射频含水分析仪内设射频信号发生器、射频信号接收器、压力传感器和温度传感器。进一步优选，所述多功能射频含水分析仪包括壳体，所述射频信号发生器设置在壳体底部、射频信号接收器设置在壳体内，所述压力传感器、温度传感器镶装在壳体表面，防腐蚀承荷电缆中信号线与射频信号接收器、压力传感器和温度传感器相连，防腐蚀承荷电缆中电源线为压力传感器、温度传感器、射频信号发生器和射频信号接收器提供电源。进一步优选，所述室外防爆信号处理终端由箱体、设置在箱体内的电源、用于接收含水分析仪信号并发出切水阀门开关指令的PLC二，用于接收含水分析仪信号的模拟量输入模块，与模拟量输入模块相连接的数字量输出模块、切水阀门控制模块组成，将检测的分层含水率、分层温度、分层压力、高度脉冲等信号经室内信号处理终端传送给计算机，同时具有将计算机发出的控制信号经室内信号处理终端传送给机器人执行的功能。进一步优选，所述室内信号处理终端是由供电电源和485转232通讯模块组成，所述485转232通讯模块与计算机相连接，供电电源给室外防爆信号处理终端内的电源供电，所述PLC二、模拟量输入模块、数字量输出模块经所述485转232通讯模块传送给计算机，同时利用所述485转232通讯模块将计算机发出的控制信传送给所述PLC二。进一步优选，所述步进电动执行器通过室内信号处理终端的485转232通讯模块与计算机相连，并与室外防爆信号处理终端中电源相连，由所述电源给步进电动执行器提供供电电源。进一步优选，步进电动执行器由PLC一、与PLC一连接的步进电机、与步进电机连接的减速机、与步进电机轴端连接的导电滑环、用于检测步进电机转数的计数器组成，精准控制多功能射频含水分析仪的检测位置。采用上述储油罐盘库切水机器人的控制方法，步骤如下：1、系统开始工作，由计算机发出指令经室内信号处理终端、室外防爆信号处理终端给步进电动执行器，使安装在储油罐顶的机器人控制储油罐中的多功能射频含水分析仪在储油罐内上下往复运动，上下往复运动一次完成巡检上下一个周期，实时将测得的储油罐内混合液体的液位、分层含水率、分层压力、分层温度信号传递给计算机系统进行分析处理，计算得出储油罐内油水界位、底水高度、分层密度数据、储油罐内平均温度和平均含水率；2、然后，由计算机结合储油罐容表自动进行计算，得到储油罐内总液量、油量和水量的盘库结果，并且形成数据报表，以供用户贸易交接，及实时查询储油罐库存介质的数量与状态；同时提前预知储油罐内部的底水高度，以便计算机根据底水高度自动判断控制是否进行切水；3、如果巡检上下一个周期结束后储油罐内底水达到或超过系统设置的切水界限值时，计算机通过报警单元首先开始报警，然后自动发出开阀切水的指令给室外防爆信号处理终端，打开自动切水阀放水；在切水的过程中，储油罐内的射频信号发生器始终悬停在底水的上部，不断探测底水浓度的变化，当探测到底水含油率达到界限值时，计算机立即发出关阀停止切水的指令，自动切水阀关阀停止放水，并给报警单元控制信号解除报警；4、保存切水结果数据，等待下一次切水命令，至此一个切水过程结束。进一步优选，巡检开始前射频信号发生器始终悬停在液位上方跟踪液位的变化，每次巡检从上到下，多功能射频含水分析仪下降时测量分层含水率，根据含水率变化计算出油水界面和底水高度；多功能射频含水分析仪上升时测量分层温度、压力，计算出分层密度。进一步优选，所述分层是指多功能射频含水分析仪在储油罐内液体中位移量1mm为一层。进一步优选，切水过程中储油罐内的射频信号发生器始终悬停在底水的上部且位于底水高度2/3位置。本专利技术的有益效果是：1、计量机器人：一机多用，实现储油罐智能化、自动化、测量与管理。在国内首创采用机器人的方式对储油罐进行智能化、自动化测量，实现储油罐液面、界面、分层含水率、温度、密度、压力、液量、油量和水量的综合管理。2、多功能传感器：能够采集含水、温度、密度、压力等信号，通过射频信号的发生装置和接收装置完成对多种参数的采集。3、实现多种参数测量统一计算与管理；系统实现对含水、温度、压力、视密度、标准密度等多种参数进行测量；几乎涵盖了储油罐的所有数据的测量；相当于拥有了雷达物位计+油水界面仪+多点密度计+多点压力计+温度计+高/低液位报警仪；系统只需要进行全程盘库(默认2小时一次，可设定)功能，就可以得到该储油罐含水、温度、压力、密度等参数分层数据，使客户坐在电脑前就能掌握储油罐及储油罐区的所有动态信息和各种数据。4、自动切水功能系统根据测量到的水位高度和水中油的浓度变化，自动控制切水阀门开关，完成切水动作。5、密度测量功能多功能射频含水分析仪配有高精度膜片式压力传感器，向系统反馈液体不同位置的压力信号，系统根据公式计算出精准的密度值。该功能解决了现有测量密度只能在实验室用浮子密度计测量的问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储油罐盘库切水机器人，其特征是：包括安装在储油罐上面的电动执行机构，设置在储油罐内由电动执行机构带动上下移动的多功能射频含水分析仪，安装在储油罐底部出口的切水管线，设置在切水管线上的手动切水阀门、水中油份分析仪、自动切水阀，设置在切水管线上的旁路回油管，设置在旁路回油管上的气动隔膜泵、回油电磁阀，分别与机器人、气动隔膜泵、自动切水阀和回油电磁阀的信号输入端连接的室外防爆信号处理终端，与室外防爆信号处理终端输出端连接的室内信号处理终端和计算机；所述电动执行机构由通过法兰安装在储油罐取样口的机座、设置在机座里面的储丝筒、卷绕在储丝筒上的防腐蚀承荷电缆、控制储丝筒升降的步进电动执行器组成，所述储丝筒通过设置其上的防腐蚀承荷电缆与多功能射频含水分析仪连接；所述多功能射频含水分析仪内设射频信号发生器、射频信号接收器、压力传感器和温度传感器。

【技术特征摘要】
1.一种储油罐盘库切水机器人，其特征是：包括安装在储油罐上面的电动执行机构，设置在储油罐内由电动执行机构带动上下移动的多功能射频含水分析仪，安装在储油罐底部出口的切水管线，设置在切水管线上的手动切水阀门、水中油份分析仪、自动切水阀，设置在切水管线上的旁路回油管，设置在旁路回油管上的气动隔膜泵、回油电磁阀，分别与机器人、气动隔膜泵、自动切水阀和回油电磁阀的信号输入端连接的室外防爆信号处理终端，与室外防爆信号处理终端输出端连接的室内信号处理终端和计算机；所述电动执行机构由通过法兰安装在储油罐取样口的机座、设置在机座里面的储丝筒、卷绕在储丝筒上的防腐蚀承荷电缆、控制储丝筒升降的步进电动执行器组成，所述储丝筒通过设置其上的防腐蚀承荷电缆与多功能射频含水分析仪连接；所述多功能射频含水分析仪内设射频信号发生器、射频信号接收器、压力传感器和温度传感器。2.根据权利要求1所述的油罐盘库切水机器人，其特征是：所述多功能射频含水分析仪包括壳体，所述射频信号发生器设置在壳体底部、射频信号接收器设置在壳体内，所述压力传感器、温度传感器镶装在壳体表面，防腐蚀承荷电缆中信号线与射频信号接收器、压力传感器和温度传感器相连，防腐蚀承荷电缆中电源线为压力传感器、温度传感器、射频信号发生器和射频信号接收器提供电源。3.根据权利要求1所述的油罐盘库切水机器人，其特征是：所述室外防爆信号处理终端由箱体、设置在箱体内的电源、用于接收含水分析仪信号并发出切水阀门开关指令的PLC二，用于接收含水分析仪信号的模拟量输入模块，与模拟量输入模块相连接的数字量输出模块、切水阀门控制模块组成，将检测的分层含水率、分层温度、分层压力、高度脉冲等信号经室内信号处理终端传送给计算机，同时具有将计算机发出的控制信号经室内信号处理终端传送给机器人执行的功能。4.根据权利要求1所述的油罐盘库切水机器人，其特征是：所述室内信号处理终端是由供电电源和485转232通讯模块组成，所述485转232通讯模块与计算机相连接，供电电源给室外防爆信号处理终端内的电源供电，所述PLC二、模拟量输入模块、数字量输出模块经所述485转232通讯模块传送给计算机，同时利用所述485转232通讯模块将计算机发出的控制信传送给所述PLC二。5.根据权利要求4所述的油罐盘库切水机器人，其特征是：步进电动执行器通过室内信号处理终端的485转232通讯模块与计算机相连，并与室外防爆信号处...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱广陞，朱丹，高世春，熊正，朱海源，黄英波，赵春龙，张玲，于仕达，孙超，
申请(专利权)人：锦州电子技术研究所，锦州锦研科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21