一种储罐含水率检测系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种储罐含水率检测系统及其控制方法，其包括内部开有空腔的设备箱体及与空腔内壁固定连接且为中空结构的连接筒，连接筒外壁上转动连接有卷线盘，连接筒内设置有动力组件，且动力组件与卷线盘传动连接，动力组件用于带动卷线盘绕其轴线转动；空腔内壁还设置有电池组件和控制组件，电池组件和动力组件均与控制组件相连；卷线盘上的吊绳与探头组件连接，且探头组件与控制组件相连，设备箱体开有卷线盘上的吊绳穿过的箱体出线口。本方案可以提高测量的时效性，可以人工远距离控制设备进行储罐内油样的测量，避免其他仪表测量不准确的问题，同时通过该设备能够准确知道储罐内油品容量及分层情况，结合检测数据为加药量提供可靠依据，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种储罐含水率检测系统及其控制方法
本专利技术涉及原油含水率检测
，特别是涉及一种储罐含水率检测系统及其控制方法。
技术介绍
从油田开采出来的原油被存储至原油储罐中，因原油储罐中含有一定的水，在原油存储至原油储罐之后，会形成由原油和水组成的油水混合过渡带，且不同深度位置的含水率不同。因此，为了获得储罐内油品的总数量，需要准确检测罐内的含水率，进而通过计算得到储罐内油品的总数量，对于准确掌握储罐内库存油量，含水率的检测是十分必要的。现有储罐含水率的检测方法有双液位测量仪、磁致伸缩测量仪等仪表进行界位测量，但是部分储罐例如单浮盘罐、双浮盘罐等罐顶高度会随浮盘移动而变化，固定长度的杆式测量仪器不能满足测量需求。并且储罐内一般会形成几十厘米甚至一两米高的油水混合过渡带，没有明显的油水界面，因此沿用原有的仪表也无法准确测量界位。由于罐内没有能够检测每一段温度变化和含水率变化的仪表，因此脱水工艺过程缺乏可靠依据，成本居高不下。除此之外，因现有检测仪表的局限性，无法准确测量罐内油、水及过渡带的分布情况，无法准确盘库。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种储罐含水率检测系统及其控制方法，解决了现有技术中检测装置不能准确测量储罐内油、水及过渡带的分布情况，导致无法准确盘库的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：提供一种储罐含水率检测系统，其包括内部开有空腔的设备箱体及与空腔内壁固定连接且为中空结构的连接筒，连接筒外壁上转动连接有卷线盘，连接筒内设置有动力组件，且动力组件与卷线盘转动连接；设备箱体空腔内壁还设置有电池组件和控制组件，电池组件和动力组件均与控制组件相连；卷线盘上的吊绳与探头组件连接，且探头组件与控制组件相连，设备箱体开有卷线盘上的吊绳穿过的箱体出线口；所述探头组件用于采集计算储罐含水率和判断探头组件是否倾斜和运动距离的数据，并将数据送至控制组件。进一步地，连接筒一端沿径向向外延伸有环形凸起，环形凸起与空腔内壁固定连接。进一步地，动力组件包括与环形凸起固定连接且为中空筒状结构的电机支架和磁性联轴器，磁性联轴器的两端分别与电机输出轴和滑环舱固定连接，滑环舱与卷线盘连接。电机位于连接筒内，通过磁性联轴器连接滑环舱，使电机和滑环舱实现分离式结构，对电机和滑环舱分别进行防爆处理，确保电机和传动机构的防爆要求。进一步地，因设备位于油气环境中，设备需具有较高的防爆性，安装环形凸起的空腔内壁和环形凸起将空腔分为两部分，电池组件和控制组件位于一个空腔内，动力组件和卷线盘位于另一个空腔内。将空腔分为两个部分，对不同部件进行密封和防爆处理，确保设备整体的防爆要求进一步地，卷线盘通过轴承与连接筒转动连接，且连接筒的外壁上开有用于安装轴承的轴承槽。进一步地，为了应对停电时设备无法运行的状况，以及避免长距离铺设通信线路带来的问题，可人工远程控制设备进行测量，电池组件包括锂电池，控制组件包括GPRS通信装置和控制面板，控制面板为单片机。进一步地，探头组件包括内部开有空腔的第一壳体，第一壳体底部通过连接件连接超声安装座，第一壳体的空腔内设置有加速度传感器，第一壳体底部安装有温度传感器，超声安装座包括用于安装超声波传感器发射与接收端的第一安装端和用于反射超声波的反射端。超声波传感器发射与接收端朝反射端发射超声波，通过与反射端之间的介质后由反射面反射形成回波，回波再由接收端接收。利用温度传感器探测到介质温度，已知超声波在不同介质中传播速率，通过计算超声波通过固定距离所需时间，进而得出含水率。优选的，加速度传感器为三轴加速度传感器，三轴加速度传感器以重力为输入矢量来决定物体在空间的姿态，把加速度传感器固定在物体的水平面上，当物体姿态改变时，加速度传感器的敏感轴随之转动一定角度，由于重力的作用，传感器的敏感轴上的加速度会发生改变，因此可通过测量加速度的变化来反映物体姿态的变化。根据探头是否发生角度倾斜判断探头是否接触到罐底避免了液位不准导致的数据测量出现偏差。进一步地，第一安装端和反射端均为筒状结构，且第一安装端的封闭端开有连通第一安装端和反射端的通孔，反射端的圆周外壁开有若干与其内部连通的缺口。通孔的目的是使超声波传感器发射与接收端对准反射端的封闭端，实现超声波的反射，缺口的目的是使超声波通过介质。进一步地，第一壳体顶部开有与空腔连通的出线口，第一壳体底部开有温度传感器连接线穿过的通孔，连接件包括与第一安装端固定连接的连接杆和与反射端固定连接的固定板，连接杆为中空结构，且连接杆两端分别与第一安装端和第一壳体均连通。进一步地，第一安装端的中心线和反射端的中心线重合。提供一种储罐含水率检测系统的控制方法，包括：S1、接收温度传感器、超声波传感器和加速度传感器采集的数据，并同时启动电机正转或反转；S2、判断电机正转或反转前后温度传感器、超声波传感器和加速度传感器采集的数据是否发生变化，若至少一种类型传感器采集的数据未发生变化，则电机故障，并终止控制方法，否则进入步骤S3；S3、根据电机启动后超声波传感器采集的数据，判断探头组件是否位于液面下，若是，进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4、控制电机带着探头组件向上运动，同时根据超声波传感器实时采集的数据，判断探头组件是否探测到空气，若是，探头组件停止向上运动，之后进入步骤S6，否则继续向上运动；S5、控制电机带着探头组件向下运动，同时根据超声波传感器实时采集的数据，判断探头组件是否探测到液体，若是，探头组件停止向下运动，之后进入步骤S6，否则继续向下运动；S6、控制电机带着探头组件向下运动，根据温度传感器和超声波传感器每隔设定时间上传的数据，计算储罐含水率的同时根据加速度传感器按照设定时间上传的数据，判断探头组件是否与储罐底部接触，若是，停止向下运动，并在静置预设时间后进入步骤S7，否则继续向下运动；储罐含水率的计算公式为：V油*t油+V水*t水＝St油+t水＝TN＝V水*t水其中：Y为含水率，T为超声波传播总时间，N为超声波穿过水的距离，S为超声波穿过的总距离，V水为超声波穿过水的传播速度，V油为超声波穿过油的传播速度，t水为超声波穿过水的传播时间，t油为超声波穿过油的传播时间；S7、控制电机带着探头组件向上运动，根据加速度传感器采集的数据，判断探头组件与步骤S4或S5中的液空交界面之间的距离是否为预定距离，若是，停止运动，否则继续向上运动。进一步地，计算探头组件的运动距离的计算公式为：其中，S为探头组件运动距离，V0为探头组件初速度，t为探头组件运动时间，a为探头组件加速度。含水率的测量原理：利用超声波在不同介质中传播速度不同的原理，在已知温度下，固定距离的超声波传播采样空间，所收到的回波时间不同，以此来计算所测量介质的含水率。含水率的计算：在同一平面内，超声波传感器发出的超声波沿固定直线距离传播与反射的前提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储罐含水率检测系统及其控制方法，其特征在于，包括内部开有空腔的设备箱体(1)及与空腔内壁固定连接且为中空结构的连接筒(2)，所述连接筒(2)外壁上转动连接有卷线盘(3)，所述连接筒(2)内设置有动力组件，且动力组件与卷线盘(3)转动连接；/n所述设备箱体(1)空腔内壁还设置有电池组件和控制组件，所述电池组件和动力组件均与控制组件相连；/n所述卷线盘(3)上的吊绳与探头组件连接，且探头组件与控制组件相连，所述设备箱体(1)开有卷线盘(3)上的吊绳穿过的箱体出线口；/n所述探头组件用于采集计算储罐含水率和判断探头组件是否倾斜和运动距离的数据，并将数据送至控制组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种储罐含水率检测系统及其控制方法，其特征在于，包括内部开有空腔的设备箱体(1)及与空腔内壁固定连接且为中空结构的连接筒(2)，所述连接筒(2)外壁上转动连接有卷线盘(3)，所述连接筒(2)内设置有动力组件，且动力组件与卷线盘(3)转动连接；
所述设备箱体(1)空腔内壁还设置有电池组件和控制组件，所述电池组件和动力组件均与控制组件相连；
所述卷线盘(3)上的吊绳与探头组件连接，且探头组件与控制组件相连，所述设备箱体(1)开有卷线盘(3)上的吊绳穿过的箱体出线口；
所述探头组件用于采集计算储罐含水率和判断探头组件是否倾斜和运动距离的数据，并将数据送至控制组件。


2.根据权利要求1所述的储罐含水率检测系统，其特征在于，所述连接筒(2)一端沿径向向外延伸有环形凸起(201)，所述环形凸起(201)与空腔内壁固定连接。


3.根据权利要求2所述的储罐含水率检测系统，其特征在于，所述动力组件包括与环形凸起(201)固定连接且为中空筒状结构的电机支架(4)和磁性联轴器(5)，所述磁性联轴器(5)的两端分别与电机输出轴和滑环舱(6)固定连接，所述滑环舱(6)与卷线盘(3)连接。


4.根据权利要求3所述的储罐含水率检测系统，其特征在于，安装环形凸起(201)的空腔内壁与环形凸起(201)将空腔分为两部分，所述电池组件和控制组件位于一个空腔内，动力组件和卷线盘(3)位于另一个空腔内。


5.根据权利要求1所述的储罐含水率检测系统，其特征在于，所述电池组件包括锂电池，所述控制组件包括GPRS通信装置和控制面板，所述控制面板为单片机。


6.根据权利要求1-5任一所述的储罐含水率检测系统，其特征在于，所述探头组件包括内部开有空腔的第一壳体(7)，所述第一壳体(7)底部通过连接件(8)连接超声安装座(9)，所述第一壳体(7)的空腔内设置有加速度传感器，所述第一壳体(7)底部安装有温度传感器，所述超声安装座(9)包括用于安装超声波传感器发射与接收端的第一安装端(901)和用于反射超声波的反射端(902)。


7.根据权利要求6所述的储罐含水率检测系统，其特征在于，所述第一安装端(901)和反射端(902)均为筒状结构，且第一安装端(901)的封闭端开有连通第一安装端(901)和反射端(902)的通孔，所述反射端(902)的圆周外壁开有若干个与其内部连通的缺口。


8.根据权利要求7所述的储罐含水率检测系统，其特征在于，所述第一壳体(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙清源，
申请(专利权)人：北京同创新明科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11