原油管输工艺过程模拟与自动化测试系统技术方案

本实用新型专利技术是一种原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统。涉及其它类不包括的测试和管道系统技术领域。它包括：安装有原油管输工艺测评方案编制软件的工控上位机（１）、安装有测评监控系统的工控下位机（３）和ＰＬＣ控制器（５）、一套过程模拟与自动化测试系统－设备集成系统（１６）；工控上位机（１）由以太网（２）与工控下位机（３）连接，工控下位机（３）由工业以太网（４）与ＰＬＣ控制器（５）连接，ＰＬＣ控制器（５）由现场总线（６）与设备集成系统（１６）连接。本实用新型专利技术统一、不受人为因素影响、温度控制精确、节省人力、数据便于存储。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

原油管输工艺过程模拟与自动化测试系统
本技术是一种原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统。涉及其它类 不包括的测试和管道系统

技术介绍
对于原油管道输送而言，由于我国和国外一些地区的原油具有“高含蜡、高凝 点、高粘度”的特殊性，在常温下，尤其是冬季气温较低时或者输量较小时，加热原油 易降温，流动性变差。因此在原油管道设计、运行和优化输送时都需要着重考虑原油的 流变特性及变化规律，从而进行恰当的输送工艺设计，确保安全和节能输送。影响原油流变特性的因素繁多，主要包括(1)同一原油管道输送多个产区原 油的混兑比例；( 加热输送管道的热处理温度；( 不同输量条件下的管输剪切条件；[4]添加降凝剂输送工艺的加剂量；( 降温速率和终冷温度等。进行工艺设计就是要综 合考虑原油流变性的各种影响因素，确定最佳的参数组合，从而构成最优的输送工艺。常用的原油管道输送工艺有热处理输送、加剂输送、综合处理输送。管道科 技工作者20多年的研究表明，通过多种输送工艺的室内测试优选和评价，并通过必要的 现场实验验证，可以得到较优的原油管道输送工艺参数。目前，室内原油管道输送工艺 过程模拟与自动化测试已经成为制定优化输送工艺必不可少的工作，而且由于原油资源 的日益紧张，很多管线输量下降，每年都要针对具体油品和管线进行大量的室内原油管 道输送工艺测评，而且对于实验的精度和效率要求越来越高。但是，目前国内外的室内原油管道输送工艺测评的设备水平和方法仍然比较初 级。现有测试所依托硬件由自研油品预处理设备、模拟设备和流变测试仪器组成，其中 自研设备相对简陋，流变测试仪器高度精密。整个测试过程存在人工干预较多，信息化 程度不高，测试过程的连续性和操作的一致性得不到有效保证。一方面不能适应频繁的 长时间的实验工作，另一方面不利于测试数据的积累、经验知识的取得和共享，主要表 现在以下几个方面1.测试设计方法不统一，没有统一的方案编制软件和方法指导；2.测试过程中设备间的衔接采用人为操作，从而引入了不可估计的误差；3.测试过程中对于温度的控制不够精确；4.测试必须专人值守，需要耗费大量的人力；5.测试数据没有采用统一形式存储，造成了信息资源的浪费。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种统一、不受人为因素影响、温度控制精确、节省 人力、数据便于存储的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统。鉴于以上问题，本专利技术综合应用信息、数据库、机电一体化、自动化控制等现 代工业技术手段，从根本上解决目前原油管道输送工艺室内测评中存在的问题，实现原油管输工艺过程模拟与自动化测试的方案设计和优化、过程模拟与自动化测试过程自动 化控制、过程模拟与自动化测试参数自动测试、过程模拟与自动化测试信息的自动存取 等功能，从而给出一种可以对新建和在役原油管线进行输送工艺过程模拟与自动化测试 的自动化系统。本技术所述的管输工艺自动化过程模拟与自动化测试系统如图1和图2所 示，它包括两大部分1)过程模拟与自动化测试监控系统，其可接受过程模拟与自动化测试信息管理 软件所发的过程模拟与自动化测试方案，并控制一套过程模拟与自动化测试装置执行过 程模拟与自动化测试方案，同时实时显示过程模拟与自动化测试过程数据，根据过程模 拟与自动化测试装置过程参数进行反馈控制；2) 一套过程模拟与自动化测试装置，用以具体实现过程模拟与自动化测试方案 的操作，取得过程和结果数据。该系统中包括有(1)安装有原油管输工艺过程模拟与自动化测试方案编制软件的工控上位机1 ；用于进行原油管输工艺过程模拟与自动化测试方案的编制，通过输入待测油品 参数、实际管线参数、需要筛选的因素和水平，可以编制原油管道输送工艺筛选类过程 模拟与自动化测试和模拟类过程模拟与自动化测试方案，并可自动生成过程模拟与自动 化测试设备执行计划，然后提供根据设备的使用效率最大、时间最短两种方式对过程模 拟与自动化测试设备执行计划进行自动优化，也提供手动调整过程模拟与自动化测试设 备执行计划，最后提供对过程模拟与自动化测试设备执行计划的模拟，确保下发的计划 可由过程模拟与自动化测试装置顺利执行；同时，提供对于过程模拟与自动化测试信息 的数据库管理；(2)安装有过程模拟与自动化测试监控系统的工控下位机3和PLC控制器5 ；用于解析接收到的过程模拟与自动化测试设备执行计划，通过PLC控制器5分 别控制嵌入在各控制单元内的控制器，实现整个过程模拟与自动化测试过程的集中控 制，可提供异常情况的报警和自动处理机制，实时显示过程模拟与自动化测试执行状 况；(3) 一套过程模拟与自动化测试系统-设备集成系统16 ；包括自动均勻控温配合取样的搅拌罐7，搅拌罐回转盘8，弱剪切石油保温定 量套取移液器9，自动连续供样的粘度测试装置10，水浴11，搅拌器12，清洗机13，6 自由度机器人14，自动连续供样的倾点测试装置15以及相关管路。工控上位机1由以太网2与工控下位机3连接，工控下位机3由工业以太网4与 PLC控制器5连接，PLC控制器5由现场总线6与设备集成系统16连接。其中设备集成系统16包括搅拌罐7、搅拌罐回转盘8、定量套取移液器9、粘度 测试装置10、水浴11、搅拌器12、清洗机13、6自由度机器人14、倾点测试装置15 ； 多个搅拌罐7置于搅拌罐回转盘8上，每个搅拌罐7置于水浴11中并搅拌罐7里有搅拌 器12; 6自由度机器人14、定量套取移液器9、粘度测试装置10、倾点测试装置15、清 洗机13分别安置在适当位置。所述搅拌罐7为自动均勻控温配合取样的搅拌罐；其结构如图3-图6所示。它由搅拌杆18、罐盖门驱动电机19、罐内传感器20、搅拌罐上盖固定头21、搅拌罐上盖固 定杆22、搅拌罐罐体23、搅拌罐固定支架M、放油球阀25、水浴连接进水孔沈、温度 传感器支架27、搅拌罐上盖观、非接触式位置传感器四、取样器进出孔30、搅拌罐内桶 31、搅拌罐夹层盘管32、搅拌罐外桶33、搅拌杆轴承卡头34、搅拌杆轴承套筒35、挡圈 36、搅拌杆桨叶37、水浴连接出水孔42组成；由搅拌罐外桶33套在搅拌罐内桶31外并 在夹层中有搅拌罐夹层盘管32的杯状搅拌罐罐体23上口由3个搅拌罐上盖固定头21和 搅拌罐上盖固定杆22连接搅拌罐上盖观；搅拌罐罐体23底部有放油球阀25;搅拌罐罐 体23下部外周有一对搅拌罐固定支架M和一水浴连接进水孔沈，上部有温度传感器支架 27(见图5和图6)；其中的搅拌杆18的结构如图7所示，在一圆杆上，从中上部到下依 次有搅拌杆轴承卡头34、搅拌杆轴承套筒35、挡圈36、搅拌杆桨叶37;搅拌罐上盖观 的结构如图8所示，成台阶状的搅拌罐上盖观的外沿均布3个搅拌罐上盖固定头21，搅 拌罐上盖观中心有孔供搅拌杆18插入，搅拌罐上盖观上还有罐内传感器20孔、非接触 式位置传感器四孔和取样器进出孔30，搅拌罐上盖28外侧中心孔旁安装有罐盖门驱动电 机19;在搅拌罐上盖观里侧中部的台上有扇形取样器进出孔门38，扇形取样器进出孔门 38的扇轴位于中心孔，在中心孔的另一侧有一对啮合的取样器进出孔门驱动齿轮39，在 罐内传感器20孔和非接触式位置传感器四孔处有扭簧40和挡块41配合，进行封挡；所述套取移液器9为弱剪切石油保温定量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是它包括两大部分：　　①接受过程模拟与自动化测试信息管理软件所发的过程模拟与自动化测试方案、控制一套评价装置执行过程模拟与自动化测试方案、实时显示过程模拟与自动化测试过程数据、根据过程模拟与自动化测试装置过程参数进行反馈控制的过程模拟与自动化测试监控系统；　　②具体实现过程模拟与自动化测试方案的操作、取得过程和结果数据的一套过程模拟与自动化测试装置；该装置包括：　　安装有原油管输工艺过程模拟与自动化测试方案编制软件的工控上位机（１）、安装有过程模拟与自动化测试监控系统的工控下位机（３）和ＰＬＣ控制器（５）、一套过程模拟与自动化测试系统－设备集成系统（１６）；　　工控上位机（１）由以太网（２）与工控下位机（３）连接，工控下位机（３）由工业以太网（４）与ＰＬＣ控制器（５）连接，ＰＬＣ控制器（５）由现场总线（６）与设备集成系统（１６）连接。

【技术特征摘要】
1.一种原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是它包括两大部分①接受过程模拟与自动化测试信息管理软件所发的过程模拟与自动化测试方案、控 制一套评价装置执行过程模拟与自动化测试方案、实时显示过程模拟与自动化测试过程 数据、根据过程模拟与自动化测试装置过程参数进行反馈控制的过程模拟与自动化测试 监控系统；②具体实现过程模拟与自动化测试方案的操作、取得过程和结果数据的一套过程模 拟与自动化测试装置；该装置包括安装有原油管输工艺过程模拟与自动化测试方案编制软件的工控上位机(1)、安装有 过程模拟与自动化测试监控系统的工控下位机(3)和PLC控制器(5)、一套过程模拟与自 动化测试系统-设备集成系统(16)；工控上位机(1)由以太网(2)与工控下位机(3)连接，工控下位机(3)由工业以太 网⑷与PLC控制器(5)连接，PLC控制器(5)由现场总线(6)与设备集成系统(16)连 接。2.根据权利要求1所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是 所述设备集成系统(16)包括搅拌罐(7)、搅拌罐回转盘(8)、定量套取移液器(9)、粘度 测试装置(10)、水浴(11)、搅拌器(12)、清洗机(13)、6自由度机器人(14)、倾点测试 装置(15) ； 6自由度机器人(14)位于设备集成系统(16)的中部，搅拌罐回转盘(8)、粘 度测试装置(10)、清洗机(13)、倾点测试装置(15)分别安装在6自由度机器人(14)的 周围，并搅拌罐回转盘(8)、粘度测试装置(10)和清洗机(13)、倾点测试装置(15)成“品”字形布局；4个搅拌罐(7)置在位于设备集成系统(16) —侧中部的搅拌罐回转盘 (8)上，每个搅拌罐(7)连接着一台水浴(11)，每个搅拌罐(7)里有从上伸入的搅拌器 (12)；定量套取移液器(9)位于6自由度机器人(14)和4个搅拌罐(7)上方之间，安装 在6自由度机器人(14)的第六轴上；粘度测试装置(10)安装在6自由度机器人(14)另 一边，清洗机(13)和倾点测试装置(15)则位于6自由度机器人(14)的第三边。3.根据权利要求2所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是 所述搅拌罐(7)为自动均勻控温配合取样的搅拌罐；它由搅拌杆(18)、罐盖门驱动电机 (19)、罐内传感器(20)、搅拌罐上盖固定头(21)、搅拌罐上盖固定杆(22)、搅拌罐罐体 (23)、搅拌罐固定支架(24)、放油球阀(25)、水浴连接头(26)、温度传感器支架(27)、 搅拌罐上盖(28)、非接触式位置传感器(29)、取样器进出孔(30)、搅拌罐内桶(31)、 搅拌罐夹层盘管(32)、搅拌罐外桶(33)、搅拌杆轴承卡头(34)、搅拌杆轴承套筒(35)、 挡圈(36)、搅拌杆桨叶(37)组成；由搅拌罐外桶(33)套在搅拌罐内桶(31)外并在夹层 中有搅拌罐夹层盘管(32)的杯状搅拌罐罐体(23)上口由3个搅拌罐上盖固定头(21)和 搅拌罐上盖固定杆(22)连接搅拌罐上盖(28)；搅拌罐罐体(23)底部有放油球阀(25)； 搅拌罐罐体(23)下部外周有一对搅拌罐固定支架(24)和一水浴连接头(26)，上部有温度 传感器支架(27)；其中的搅拌杆(18)的结构是在一圆杆上，从中上部到下依次有搅拌杆 轴承卡头(34)、搅拌杆轴承套筒(35)、挡圈(36)、搅拌杆桨叶(37)；搅拌罐上盖(28) 的结构成台阶状的搅拌罐上盖(28)的外沿均布3个搅拌罐上盖固定头(21)，搅拌罐上盖 (28)中心有孔供搅拌杆(18)插入，搅拌罐上盖(28)上还有罐内传感器(20)孔、非接触 式位置传感器(29)孔和取样器进出孔(30)，搅拌罐上盖(28)外侧中心孔旁安装有罐盖门驱动电机(19)；在搅拌罐上盖(28)里侧中部的台上有扇形取样器进出孔门(38)，扇形取 样器进出孔门(38)的扇轴位于中心孔，在中心孔的另一侧有一对啮合的取样器进出孔门 驱动齿轮(39)，在罐内传感器(20)孔和非接触式位置传感器(29)孔处有扭簧(40)和挡 块(41)配合，进行封挡。4.根据权利要求2所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是所 述定量套取移液器(9)为弱剪切石油保温定量套取移液器，它由控制线路板槽(43)、外 套筒上部外壳(44)、连接定位块外套筒下部(45)、限位套(46)、取样器下部套筒(47)、 套筒端头(48)、中心活塞下端(49)、机器人连接臂(50)、机器人连接块(51)、活塞电 机(52)、活塞电机轴(53)、外套筒电机支架(54)、活塞上端定位块(55)、中心活塞杆(56)、活塞下端(57)、外套筒(58)、外套筒连接条(59)、活塞套管(60)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁静华，苗青，卢清国，祁惠爽，赵竹，许东来，张立新，李海龙，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]