一种井场原油加热装置、加热系统、及加热控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井场原油加热装置、加热系统、及加热控制方法，属于自动控制领域。所述装置包括集热器、用于储存集热器收集的太阳能的集热水箱、用于与输油管道中的原油进行热交换的换热水箱、集热循环泵、加热循环泵、电加热器、传感器组、控制模块以及电源模块；集热器和集热水箱通过集热循环泵连通，集热水箱和换热水箱通过加热循环泵连通，换热水箱设置在输油管道的外部，电加热器设置在所述换热水箱中；传感器组，用于测量集热器温度、集热水箱温度、以及原油出口温度；控制模块，用于根据所述传感器组测得的集热器温度、集热水箱温度、原油出口温度控制集热循环泵、加热循环泵和电加热器的启停。本发明专利技术降低了能源的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种井场原油加热装置、加热系统、及加热控制方法
本专利技术涉及自动控制领域，特别涉及一种井场原油加热装置、加热系统、及加热控制方法。
技术介绍
我国西部油田地域广阔，采用管道输油的各个采油井场和站点间距较大，在气温较低的时候，原油在输送过程中会发生结蜡，不但造成输送管道的堵塞、原油产量减少、抽油机的负载和能耗增加，而且还增加了管道解堵施工作业和化学药剂的消耗。为了防止原油在输送过程中结蜡，通常会在井场对原油进行加热，使原油温度在输送管道中不会低至结蜡。现有的井场原油加热装置为简易水套炉或者电磁加热装置。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：简易水套炉和电磁加热装置都不能对原油温度进行精确控制，如果加热温度过高，会造成能源的消耗，如果加热温度过低，达不到防止原油在输送过程中结蜡的目的。
技术实现思路
为了解决现有技术不能对原油温度进行精确控制、能耗大的问题，本专利技术实施例提供了一种井场原油加热装置、加热系统、及加热控制方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种井场原油加热装置，所述装置包括集热器、用于储存所述集热器收集的太阳能的集热水箱、用于与输油管道中的原油进行热交换的换热水箱、集热循环泵、加热循环泵、电加热器、传感器组、控制模块以及电源模块；所述集热器和所述集热水箱通过所述集热循环泵连通，所述集热水箱和所述换热水箱通过所述加热循环泵连通，所述换热水箱设置在所述输油管道的外部，所述电加热器设置在所述换热水箱中；所述传感器组包括用于测量所述集热器温度的第一传感器、用于测量所述集热水箱温度的第二传感器、以及用于测量所述原油出口温度的第三传感器；所述控制模块，用于根据所述第一传感器测得的所述集热器温度和所述第二传感器测得的所述集热水箱温度控制所述集热循环泵的启停，根据所述第二传感器测得的集热水箱温度和所述第三传感器测得的所述原油出口温度控制所述加热循环泵的启停和所述电加热器的启停；所述控制模块分别与所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接；所述电源模块，用于为所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵、以及所述电加热器供电；所述电源模块分别与所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接。在第一种可能的实现方式中，所述传感器组还包括用于测量原油入口温度的第四传感器和用于测量环境温度的第五传感器，所述控制模块还分别与所述第四传感器、所述第五传感器电连接；所述控制模块还用于，根据所述第四传感器测得的原油入口温度和所述第五传感器测得的环境温度设置所述原油出口温度最高值和所述原油出口温度最低值。在第二种可能的实现方式中，所述传感器组还包括用于测量所述集热水箱水位的第六传感器和报警模块，所述控制模块还分别与所述第六传感器、所述报警模块电连接；所述控制模块还用于，当所述第六传感器测得的所述集热水箱水位低于设定的水箱低水位报警值时，或当所述第六传感器测得的所述集热水箱水位高于设定的水箱高水位报警值时，控制所述报警模块发出报警信号。在第三种可能的实现方式中，所述传感器组还包括用于测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，所述控制模块还与所述第七传感器电连接；所述控制模块还用于，当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的系统防冻开启温度值时，控制所述集热循环泵开始运行；当所述集热循环泵的运行时间达到设定的系统防冻开启时间值时，控制所述集热循环泵停止运行。进一步地，所述装置还包括伴热带，所述伴热带设置在所述水管上，所述控制模块还与所述伴热带电连接；所述控制模块还用于，当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的伴热带工作温度值时，控制所述伴热带开始运行；当所述伴热带的运行时间达到设定的伴热带开启时间值时，控制所述伴热带停止运行。在第四种可能的实现方式中，所述装置还包括柜体和柜体加热器，所述控制模块位于所述柜体中，所述控制模块还与所述柜体加热器电连接；所述传感器组还包括用于测量所述柜体温度的第八传感器，所述控制模块还与所述第八传感器电连接；所述控制模块还用于，当所述第八传感器测得的所述柜体温度小于设定的柜体开启温度值时，控制所述柜体加热器开始运行；在所述柜体加热器开始运行之后，当所述第八传感器测得的所述柜体温度大于设定的柜体加热器关闭温度值时，控制所述柜体加热器停止运行。在第五种可能的实现方式中，所述装置还包括显示模块、输入模块和报警模块中的一种或多种，所述显示模块用于显示所述传感器组测得的数值、设定的参数值、所述集热循环泵的运行情况、所述加热循环泵的运行情况、以及所述电加热器的运行情况，所述输入模块用于接收人工指令，所述报警模块用于在所述控制模块的控制下进行报警；所述控制模块还分别与所述显示模块、所述输入模块、所述报警模块电连接。在第六种可能的实现方式中，所述装置还包括备用电加热器，所述控制模块还与所述备用电加热器电连接；所述控制模块还用于，当所述电加热器的运行时间达到设定的第一时间值时，若所述原油出口温度小于设定的原油出口温度最高值时，控制所述备用电加热器开始运行；当所述备用电加热器的运行时间达到设定的第二时间值时，控制所述备用电加热器停止运行。在第七种可能的实现方式中，所述装置还包括备用集热循环泵，所述传感器组还包括用于测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，和/或所述装置还包括备用加热循环泵，所述传感器组还包括用于测量换热水箱温度的第九传感器，所述控制模块还分别与所述备用集热循环泵、所述备用加热循环泵、所述第七传感器、所述第九传感器电连接；所述控制模块还用于，当所述集热循环泵的运行时间达到设定的水泵自动切换时间值时，若所述第七传感器测得的所述水管温度，与所述集热循环泵开始运行前所述第七传感器测得的所述水管温度之间的差值小于设定的温差阈值，则控制所述备用集热泵开始运行；在所述备用集热循环泵开始运行之后，当所述集热器温度与所述集热水箱温度之间的差值小于设定的集热停止温差值时，控制所述备用集热循环泵停止运行；当所述加热循环泵的运行时间达到所述水泵自动切换时间值时，若所述第九传感器测得的所述换热水箱温度，与所述加热循环泵开始运行前所述第九传感器测得的所述换热水箱温度之间的差值小于所述温差阈值，则控制所述备用加热循环泵开始运行；在所述备用加热循环泵开始运行之后，当所述原油出口温度大于设定的原油出口最高值时，或在所述电加热器开始运行之后，控制所述备用加热循环泵停止运行。在第八种可能的实现方式中，所述电源模块包括主电源、备用电源、以及电源管理单元；所述电源管理单元用于当所述主电源故障时，切换为所述备用电源供电。另一方面，本专利技术实施例提供了一种井场原油加热系统，所述系统包括至少一个井场原油加热装置和上位机，所述井场原油加热装置为前述井场原油加热装置，所述井场原油加热装置与所述上位机通信连接。又一方面，本专利技术实施例提供了一种井场原油加热控制方法，所述方法包括：测量集热器温度、集热水箱温度、以及原油出口温度；当所述集热器温度与所述集热水箱温度之间的差值大于设定的集热开始温差值时，控制集热循环泵开始运行；在所述集热循环泵开始运行之后，当所述集热器温度与所述集热水箱温度之间的差值小于设定的集热停止温差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井场原油加热装置，其特征在于，所述装置包括集热器、用于储存所述集热器收集的太阳能的集热水箱、用于与输油管道中的原油进行热交换的换热水箱、集热循环泵、加热循环泵、电加热器、传感器组、控制模块以及电源模块；所述集热器和所述集热水箱通过所述集热循环泵连通，所述集热水箱和所述换热水箱通过所述加热循环泵连通，所述换热水箱设置在所述输油管道的外部，所述电加热器设置在所述换热水箱中；所述传感器组包括用于测量所述集热器温度的第一传感器、用于测量所述集热水箱温度的第二传感器、以及用于测量所述原油出口温度的第三传感器；所述控制模块，用于根据所述第一传感器测得的所述集热器温度和所述第二传感器测得的所述集热水箱温度控制所述集热循环泵的启停，根据所述第二传感器测得的集热水箱温度和所述第三传感器测得的所述原油出口温度控制所述加热循环泵的启停和所述电加热器的启停；所述控制模块分别与所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接；所述电源模块，用于为所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵、以及所述电加热器供电；所述电源模块分别与所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种井场原油加热装置，其特征在于，所述装置包括集热器、用于储存所述集热器收集的太阳能的集热水箱、用于与输油管道中的原油进行热交换的换热水箱、集热循环泵、加热循环泵、电加热器、传感器组、控制模块以及电源模块；所述集热器和所述集热水箱通过所述集热循环泵连通，所述集热水箱和所述换热水箱通过所述加热循环泵连通，所述换热水箱设置在所述输油管道的外部，所述电加热器设置在所述换热水箱中；所述传感器组包括用于测量所述集热器温度的第一传感器、用于测量所述集热水箱温度的第二传感器、以及用于测量所述原油出口温度的第三传感器；所述控制模块，用于根据所述第一传感器测得的所述集热器温度和所述第二传感器测得的所述集热水箱温度控制所述集热循环泵的启停，根据所述第二传感器测得的集热水箱温度和所述第三传感器测得的所述原油出口温度控制所述加热循环泵的启停和所述电加热器的启停；所述控制模块分别与所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接；所述电源模块，用于为所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵、以及所述电加热器供电；所述电源模块分别与所述控制模块、所述集热循环泵、所述加热循环泵和所述电加热器电连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器组还包括用于测量原油入口温度的第四传感器和用于测量环境温度的第五传感器，所述控制模块还分别与所述第四传感器、所述第五传感器电连接；所述控制模块还用于，根据所述第四传感器测得的原油入口温度和所述第五传感器测得的环境温度设置所述原油出口温度最高值和所述原油出口温度最低值。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器组还包括用于测量所述集热水箱水位的第六传感器和报警模块，所述控制模块还分别与所述第六传感器、所述报警模块电连接；所述控制模块还用于，当所述第六传感器测得的所述集热水箱水位低于设定的水箱低水位报警值时，或当所述第六传感器测得的所述集热水箱水位高于设定的水箱高水位报警值时，控制所述报警模块发出报警信号。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器组还包括用于测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，所述控制模块还与所述第七传感器电连接；所述控制模块还用于，当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的系统防冻开启温度值时，控制所述集热循环泵开始运行；当所述集热循环泵的运行时间达到设定的系统防冻开启时间值时，控制所述集热循环泵停止运行。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括伴热带，所述伴热带设置在所述水管上，所述控制模块还与所述伴热带电连接；所述控制模块还用于，当所述第七传感器测得的所述水管温度小于设定的伴热带工作温度值时，控制所述伴热带开始运行；当所述伴热带的运行时间达到设定的伴热带开启时间值时，控制所述伴热带停止运行。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括柜体和柜体加热器，所述控制模块位于所述柜体中，所述控制模块还与所述柜体加热器电连接；所述传感器组还包括用于测量所述柜体温度的第八传感器，所述控制模块还与所述第八传感器电连接；所述控制模块还用于，当所述第八传感器测得的所述柜体温度小于设定的柜体开启温度值时，控制所述柜体加热器开始运行；在所述柜体加热器开始运行之后，当所述第八传感器测得的所述柜体温度大于设定的柜体加热器关闭温度值时，控制所述柜体加热器停止运行。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示模块、输入模块和报警模块中的一种或多种，所述显示模块用于显示所述传感器组测得的数值、设定的参数值、所述集热循环泵的运行情况、所述加热循环泵的运行情况、以及所述电加热器的运行情况，所述输入模块用于接收人工指令，所述报警模块用于在所述控制模块的控制下进行报警；所述控制模块还分别与所述显示模块、所述输入模块、所述报警模块电连接。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括备用电加热器，所述控制模块还与所述备用电加热器电连接；所述控制模块还用于，当所述电加热器的运行时间达到设定的第一时间值时，若所述原油出口温度小于设定的原油出口温度最高值时，控制所述备用电加热器开始运行；当所述备用电加热器的运行时间达到设定的第二时间值时，控制所述备用电加热器停止运行。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括备用集热循环泵，所述传感器组还包括用于测量所述集热器与所述集热水箱之间的水管温度的第七传感器，和/或所述装置还包括备用加热循环泵，所述传感器组还包括用于测量换热水箱温度的第九传感器，所述控制模块还分别与所述备用集热循环泵、所述备用加热循环泵、所述第七传感器、所述第九传感器电连接；所述控制模块还用于，当所述集热循环泵的运行时间达到设定的水泵自动切换时间值时，若所述第七传感器测得的所述水管温度，与所述集热循环泵开始运行前所述第七传感器测得的所述水管温度之间的差值小于设定的温差阈值，则控制所述备用集热泵开始运行；在所述备用集热循环泵开始运行之后，当所述集热器温度与所述集热水箱温度之间的差值小于设定的集热停止温差值时，控制所述备用集热循环泵停止运行；当所述加热循环泵的运行时间达到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨会丰，曾亚勤，王林平，魏立军，刘一山，常振武，张倩，王曼，覃川，晏耿成，黄娟，古正富，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11