专利名称：用于原油自动在线取样器的自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种用于原油自动在线取样器的自动控 制系统。
背景技术：
随着原油计量技术的不断发展，对原油样进行准确分析的要求也越来越高，对连 续运行的长输管线如何取得有代表性的原油试样是至关重要的，也是油田输油管理的重要 要求。目前我国原油及液体石油产品管线取样大都采用手工取样方法，手工取样的缺陷 是由于其取样频率�。资苁溆凸た黾叭宋蛩氐扔跋欤斐裳反硇圆睿纱艘� 的交接计量纠纷日益增多。自动取样无疑是解决此类问题的好方法。然而，目前国内原油自动取样器取样过 程多由集成电路设计的控制仪器控制，只能按照预先设定来抽取输油管线中的原油，无法 根据输油工况实时调整取样，且故障率较高，维修护理过程繁琐。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于原油自动在线取样器的自动控制系统，由PLC(可编 程逻辑控制器)控制，使循环泵与取样泵的流量能够按比例同步跟踪主管道流量，实现对原 油自动取样的精确控制。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于原油自动在线取样器的自 动控制系统，所述自动控制系统包含PLC控制器，其对所述取样器从主输油管道上按流量 比例进行原油取样的过程进行控制；
所述取样器，包含与所述主输油管道连接的循环管路，使原油在所述循环管路中流动 的循环泵，以及与所述循环管路连接、输送原油样品的取样泵；
所述PLC控制器与所述取样泵连接，控制所述取样泵的输出流量与所述主输油管道的 原油流量成比例控制。所述PLC控制器与所述循环泵连接，控制所述循环泵输出的所述循环管路中的原 油流速与所述主输油管道的原油流速相同，且所述循环泵的输出流量与所述主输油管道的 原油流量成比例控制。所述主输油管道上设置有流量计；所述PLC控制器与该流量计连接，接收其发送 的所述主输油管道的原油流量，作为取样流量比例控制的参考值。所述循环管路上设置有流量开关；所述PLC控制器与所述流量开关连接，接收并 监控其发送的所述循环管路中的原油流量状态信号。所述循环管路上设置有若干原油状态检测装置，其与所述PLC控制器分别连接， 向其发送所述循环管路中原油的取样状态参数；
根据所述取样状态参数，所述PLC控制器驱动所述取样器进行调整，使所述取样状态参数与所述主输油管道中的原油状态参数相符合；
所述原油状态检测装置，包含压力变送器和温度变送器。
所述取样器还包含若干取样瓶；
所述若干取样瓶，通过对应设置的若干采样电磁阀，分别与所述取样泵的输出端连接； 在所述电磁阀开启时，所述取样泵向所述取样瓶中注入原油样品；
所述PLC控制器，分别与所述若干采样电磁阀连接，并控制所述若干采样电磁阀的开 启或关闭。所述取样瓶上设置有电子称重装置；所述PLC控制器分别与所述电子称重装置连 接，接收并监控其发送的所述取样瓶的重量数据；所述PLC控制器，通过比对所述取样瓶的 实时重量与空瓶重量，判断所述取样瓶中采集的样品量。所述循环管路上设置有带差压变送器的过滤器；所述PLC控制器与所述差压变送 器连接，并监控所述过滤器两侧的差压值。所述取样器还包含与所述循环管路连通的清洗系统；所述PLC控制器与所述清洗 系统连接，并监控所述清洗系统中的介质液位。所述PLC控制器还与一人机界面连接；
通过所述人机界面，向所述PLC控制器给出操作命令或进行控制参数的调整； 所述PLC控制器，控制所述取样过程中状态参数或报警信号或操作命令在所述人机界 面上的输出显示。与现有技术相比，本发明所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其优点 在于本发明使用通用性强、可靠性高的PLC控制器，对原油自动取样进行精确控制。由于 主输油管道中流量不断变化，为使取样器能够按照流量比例进行全自动取样，在所述PLC 控制器的控制下，使所述循环泵及取样泵的流量按比例同步追踪主管道流量，尤其是所述 取样泵的流量控制精度应满足系统要求，以保证取样时循环管路中的原油状态，与主输油 管道中流过的原油真实状态相符合，使所取样的原油样品具有很好的代表性。所述PLC控 制器具有样品管理及报警指示等控制功能；配合人机界面，还可实现取样过程中参数显示、 状态显示、控制维护等操作。
图1是本发明所述自动控制系统与原油自动在线取样器的连接关系示意图。
具体实施例方式以下结合
本发明的具体实施方式
。如图1所示，原油自动在线取样器，可带压操作从主输油管道40上按流量比例自 动进行原油取样。本发明所述自动控制系统，使用可编程逻辑控制器(以下简称PLC控制器 10)构成，对所述取样器的自动取样过程进行控制。所述取样器通过一循环管路与主输油管道40连接，在循环泵33作用下，原油依次 经过所述循环管路的取样口 31、过滤器32、循环泵33、流量开关34、回流口 38，流回所述主 输油管道40中；一取样泵35与该循环管路连接，输送原油样品至两个取样瓶36中。所述PLC控制器10，还与一人机界面20 (HMI)连接。工作人员通过所述人机界面20，向PLC控制器10给出操作命令或进行控制参数的调整。由所述PLC控制器10，控制上 述取样控制过程中涉及的所有状态参数或报警信号或操作命令等在所述人机界面20上的 输出显示。具体地，在所述主输油管道40上设置有混合器41，对原油均质进行混合。所述取 样口 31，插设在主输油管道40中、混合器41的下游。所述过滤器32两侧设置球阀311、331，并分别与所述取样口 31和循环泵33连接。 所述PLC控制器10，与该过滤器32上设置的一差压变送器321连接，接收所述过滤器32两 侧的差压值，方便对所述过滤器32的使用状态进行监控。当压差超过设定阈值时，所述PLC 控制器10将给出报警信号，提请工作人员进行处理。所述循环泵33，其输入端的管道与三通球阀37的其中一个输入口连接，输出端的 管道与该三通球阀37的另一输入口连接；三通球阀37的输出口通过一球阀381，与所述回 流口 38连接。所述PLC控制器10，与所述主输油管道40上设置的一流量计42连接，接收主输油 管道40中的原油流量，作为取样流量比例控制的参考值。所述循环泵33的电机由所述PLC控制器10控制，在异步电机变频器控制方式下 工作，确保所述循环管路中的原油流速与主输油管道40中流速一致，并且，所述循环泵33 的流量与所述主输油管道40的原油流量成比例控制。所述流量开关34、一压力变送器341、一温度变送器342，设置在所述循环泵33下 游至三通球阀37的循环管路部分，并分别与所述PLC控制器10连接，向其发送所述循环管 路中流动原油的取样状态参数。其中，所述流量开关34向PLC控制器10，发送所述循环管路中是否有原油流动的 数字量信号，即循环管路中有流量时向PLC控制器10输出0N，无流量时输出OFF并由PLC 控制器10输出报警信号。所述压力变送器341和温度变送器342，分别向所述PLC控制器 10发送循环管路中原油压力及温度的(T20mA的模拟量信号。由所述PLC控制器10驱动所述取样器进行自动调节，使取样时循环管路中的原油 状态，与所述主输油管道40中的原油状态相一致；因而，取样瓶36中原油样品才能代表在 取样时主输油管道40中流过的原油的真实状态。所述取样泵35的输入端，也设置在上述循环泵33下游至三通球阀37的循环管路 部分；与其输出端连接的管路上，对应设置有两个采样电磁阀351，分别与所述两个取样瓶 36连接。所述取样泵35采用精密齿轮计量泵。所述PLC控制器10与所述取样泵35连接， 向其发送(T20mA的控制信号，驱动该取样泵35的步进电机工作，从而对其输出的原油流量 精确控制，使该流量能按比例同步跟踪所述主输油管道40的流量。所述采样电磁阀351使用防爆电控阀，与所述PLC控制器10连接。所述PLC控制 器10输出开关量控制信号，驱动所述采样电磁阀351定时打开，向取样瓶36中注入原油样 品；达到要求的液位时，控制所述采样电磁阀351关闭。取样剩余的原油流回所述循环管路 上。所述两个取样瓶36底部对应设置有电子称重装置361，并分别与所述PLC控制器 10连接，向其发送所述取样瓶36的重量数据。所述PLC控制器10，通过比对所述取样瓶36的实时重量与空瓶重量，判断该取样瓶36中是否已采集到足够的样品量。若取样品中液位 超过设定高度时，所述PLC控制器10将给出报警信号。所述取样器，还包含与所述PLC控制器10连接的一清洗系统39，其通过一球阀 391设置在所述循环管路上、所述循环泵33的输入端位置。所述PLC控制器10监控该清洗 系统39中的介质液位，实现对所述清洗系统39的状态监控。本发明所述自动控制系统的电源容量交流220V、1000W，并使用24V的直流作基础 控制电源。所述PLC控制器10使用PLC S214XP作为其主控CPU，其与所述人机界面20之 间使用PPI通讯协议。所述人机界面20上，输出显示有如主输油管中原油流量的瞬时值，循环泵33的转 速百分数，取样泵35的转速及流量百分数，主输油管道40压力，过滤器32两侧的差压值， 取样瓶36中样品液位的棒图及百分高度值，清洗系统39中介质液位，各时段取样瓶36的 数量统计等状态参数，以及时钟、日历等数据。所述人机界面20上还输出显示有上述取样 过程中循环泵33、取样泵35、流量开关34等的运行状态。根据上述状态参数，工作人员可通过所述人机界面20，实现取样控制、参数设定、 单机试验和复位、数据统计以及清洗维护等操作命令的输入。当流量开关34未监测到循环管路中有原油流量，或取样瓶36高液位，或过滤器32 压差超过限定，以及电压非正常等情况时，所述PLC控制器10发出报警信号，使报警指示灯 亮，并支持在人机界面20上对故障的具体说明和发生时间等进行查询。综上所述，本发明所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，使用通用性强、 可靠性高的PLC控制器10，对原油自动取样进行精确控制。由于主输油管道40中流量不断 变化，为使取样器能够按照流量比例进行全自动取样，在所述PLC控制器10的控制下，使所 述循环泵33及取样泵35的流量按比例同步追踪主管道流量，尤其是所述取样泵35的流量 控制精度应满足系统要求，以保证取样时循环管路中的原油状态，与主输油管道40中流过 的原油真实状态相符合，使所取样的原油样品具有很好的代表性。所述PLC控制器10具有 样品管理及报警指示等控制功能；配合人机界面20，还可实现取样过程中参数显示、状态 显示、控制维护等操作。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统包 含PLC控制器(10)，其对所述取样器从主输油管道(40)上按流量比例进行原油取样的过程 进行控制；所述取样器，包含与所述主输油管道(40)连接的循环管路，使原油在所述循环管路中 流动的循环泵(33)，以及与所述循环管路连接、输送原油样品的取样泵(35)；所述PLC控制器(10 )与所述取样泵(35 )连接，控制所述取样泵(35 )的输出流量与所 述主输油管道(40)的原油流量成比例控制。
2.如权利要求1所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述PLC 控制器(10 )与所述循环泵(33 )连接，控制所述循环泵(33 )输出的所述循环管路中的原油 流速与所述主输油管道(40)的原油流速相同，且所述循环泵(33)的输出流量与所述主输 油管道(40)的原油流量成比例控制。
3.如权利要求2所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述主 输油管道(40)上设置有流量计(42)；所述PLC控制器(10)与该流量计(42)连接，接收其 发送的所述主输油管道(40)的原油流量，作为取样流量比例控制的参考值。
4.如权利要求3所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述循 环管路上设置有流量开关(34);所述PLC控制器(10)与所述流量开关(34)连接，接收并监 控其发送的所述循环管路中的原油流量状态信号。
5.如权利要求3所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述循 环管路上设置有若干原油状态检测装置，其与所述PLC控制器(10)分别连接，向其发送所 述循环管路中原油的取样状态参数；根据所述取样状态参数，所述PLC控制器(10)驱动所述取样器进行调整，使所述取样 状态参数与所述主输油管道(40)中的原油状态参数相符合；所述原油状态检测装置，包含压力变送器(341)和温度变送器(342)。
6.如权利要求3所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述取 样器还包含若干取样瓶(36);所述若干取样瓶(36)，通过对应设置的若干采样电磁阀(351)，分别与所述取样泵 (35)的输出端连接；在所述电磁阀(351)开启时，所述取样泵(35)向所述取样瓶(36)中注 入原油样品；所述PLC控制器(10)，分别与所述若干采样电磁阀(351)连接，并控制所述若干采样电 磁阀(351)的开启或关闭。
7.如权利要求6所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述取 样瓶(36)上设置有电子称重装置(361)；所述PLC控制器(10)分别与所述电子称重装置 (361)连接，接收并监控其发送的所述取样瓶(36)的重量数据；所述PLC控制器(10)，通过 比对所述取样瓶(36)的实时重量与空瓶重量，判断所述取样瓶(36)中采集的样品量。
8.如权利要求3所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述循 环管路上设置有带差压变送器的过滤器(32)；所述PLC控制器(10)与所述差压变送器连 接，并监控所述过滤器(32 )两侧的差压值。
9.如权利要求3所述用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在于，所述取 样器还包含与所述循环管路连通的清洗系统(39)；所述PLC控制器(10)与所述清洗系统(39)连接，并监控所述清洗系统(39)中的介质液位。
10.如权利要求1至9中任意一项用于原油自动在线取样器的自动控制系统，其特征在 于，所述PLC控制器(10 )还与一人机界面(20 )连接；通过所述人机界面(20)，向所述PLC控制器(10)给出操作命令或进行控制参数的调整；所述PLC控制器(10)，控制所述取样过程中状态参数或报警信号或操作命令在所述人 机界面(20)上的输出显示。
全文摘要
本发明涉及一种用于原油自动在线取样器的自动控制系统，该自动控制系统包含PLC控制器，其对取样器从主输油管道上按流量比例进行原油取样的过程进行控制；取样器，包含与主输油管道连接的循环管路，使原油在循环管路中流动的循环泵，以及与循环管路连接、输送原油样品的取样泵；PLC控制器与取样泵连接，控制取样泵的输出流量与主输油管道的原油流量成比例控制。在通用性强、可靠性高的PLC控制器的控制下，循环泵及取样泵的流量能够按比例同步追踪主管道流量，使所取样的原油样品具有很好的代表性。PLC控制器具有样品管理及报警指示等控制功能；配合人机界面，还可实现取样过程中参数显示、状态显示、控制维护等操作。
文档编号G01N1/14GK102096387SQ201010571389
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者傅亚铁, 李欢 申请人:上海高桥捷派克石化工程建设有限公司
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