專利名稱：浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型應(yīng)用于浮頂原油儲罐的溫度場檢測和測量工作領(lǐng)域，是一種能夠?qū)﹂L期儲藏的浮頂原油儲罐的軸向溫度和徑向溫度進行自動測量與記錄的裝置，屬于浮頂油罐溫度場變化的檢測和記錄技術(shù)，應(yīng)用于原油的儲藏領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
浮頂油罐因為其安全、高效的特點目前已成為全世界在儲存原油時采用的主要的方式之一。對于越來越多的高凝點和高粘度原油的儲存方法，目前多采用將原油加熱后再經(jīng)泵打入到儲罐內(nèi)進行儲存的方法，被加熱的高溫原油在儲存的過程中通過保溫層向周圍散發(fā)熱量，儲存原油的溫度逐漸的下降，當(dāng)儲存原油溫度降至凝點附近時，就必須及時對儲存原油抽出進行加熱，如果油罐周圍的日照和風(fēng)向影響較大，那么不能及時的抽出儲存原油進行加熱就可能在儲罐的部分位置里發(fā)生原油凝結(jié)，導(dǎo)致油罐進出油口封閉或者凝罐等安全事故；如果提前抽出加熱會浪費大量的加熱能源，都會對原油儲存企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。所以準(zhǔn)確進行原油儲罐溫度場測量工作是十分必須的，尤其是在中國能源缺口越來越大，全世界能源儲量越來越少，許多油田的后期只能出產(chǎn)越來越多的高凝點和高粘度原油，在采用浮頂油罐進行儲存原油的前提下，進行浮頂油罐溫度場測量裝置研究對節(jié)約能源和經(jīng)濟發(fā)展就顯得非常重要了。浮頂油罐的儲量越大其經(jīng)濟性就越明顯。油罐內(nèi)部向四周低溫環(huán)境散熱，浮頂上部沒有保溫層，是油罐上散熱量最大的區(qū)域，罐底受地溫影響較大，某些地區(qū)冬季地溫明顯低于原油凝點，在罐壁有保溫層的前提下油罐的底板和浮頂出現(xiàn)低溫區(qū)域的可能性最大；根據(jù)理論分析，油罐中間大部分油品受外部影響比較小，溫度變化比較慢，形成核心區(qū)域，這是決定油品是否需要加熱的主要因素。此時罐頂和罐底的溫度劇烈變化會導(dǎo)致其附近的油品呈現(xiàn)出不同油品形態(tài)，對于含蠟原油還會在低溫區(qū)域大量結(jié)蠟。所以在儲存原油的過程中，不但需要掌握罐頂和罐底溫度梯度變化，還需要掌握核心區(qū)域的油品溫度變化。目前在浮頂油罐測溫工作中，油溫監(jiān)測大部分是通過安裝在量油孔內(nèi)部的測溫裝置或者通過取樣孔使用手動測溫裝置完成的，這只能測得管壁附近的油溫變化，對于整個油罐不同位置的油品溫度變化只能做估算，結(jié)果并不準(zhǔn)確?，F(xiàn)在十分需要一種能夠準(zhǔn)確測量罐頂、罐底和核心區(qū)內(nèi)油品溫度變化的裝置，從而掌握浮頂油罐溫降規(guī)律和加熱時間。經(jīng)過對現(xiàn)有的文獻和專利查閱后發(fā)現(xiàn)，已有部分科研人員對浮頂油罐溫度測量裝置和方法進行了一定的研究，但是其結(jié)果并不能很好的反映出浮頂油罐的溫度變化規(guī)律，因此也就無法得到準(zhǔn)確的油品加熱時間。類似的裝置為愛默生公司生產(chǎn)的MST系列浮頂油罐測溫裝置，其通過安裝在油罐的量油孔內(nèi)部測量油品溫度變化，其主要特點是能夠測量固定位置處的油品溫度變化來估算整個油罐內(nèi)部溫度場變化，其不足之處是:測溫傳感器位置固定且間隔較大，不能隨液位變化測量溫度變化劇烈處的溫度梯度，而且其測溫區(qū)域遠離核心區(qū)域，故使用其結(jié)果無法準(zhǔn)確預(yù)測油罐內(nèi)油溫變化和加熱時間。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于改進現(xiàn)有測溫裝置的不足和缺陷，提供一種原油儲罐溫度場測定的裝置，能夠檢測到浮頂原油儲罐不同液位處的溫度場分布情況，檢測原油儲罐的整體溫度變化規(guī)律，提供準(zhǔn)確的原油再加熱時間，為浮頂原油儲罐的安全運行提供技術(shù)支持。本實用新型浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)包括折臂式機械系統(tǒng)、溫度檢測裝置、數(shù)據(jù)存儲顯示裝置和其他輔助裝置。折臂式機械系統(tǒng)是在浮頂原油儲罐內(nèi)安裝一個折臂式機械裝置，其包括上、下兩根機械臂，兩機械臂均由無縫鋼管焊接而成，兩根機械臂之間由旋轉(zhuǎn)接頭連接，每根機械臂的長度比原油儲罐浮頂半徑短lm，上機械臂的上端、下機械臂的下端分別連接在浮頂和罐底的中心的旋轉(zhuǎn)接頭上，浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)接頭分別焊接在浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)羅盤上，旋轉(zhuǎn)羅盤為電動泵驅(qū)動。當(dāng)浮頂原油儲罐的液位降低時，折臂式機械系統(tǒng)的兩條機械臂也會隨著浮頂下行折疊起來，其夾角越來越小，以適應(yīng)液位變化時不斷降低的浮頂高度。兩根機械臂在安裝時有一定的夾角，以使其運動時指向一致。當(dāng)液位升高時，兩根機械臂亦會展開以適應(yīng)不斷變化的浮頂高度。當(dāng)原油儲罐當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向和光照等影響油罐溫度場時，通過旋轉(zhuǎn)固定在浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)羅盤可以調(diào)節(jié)整個折臂式裝置的指向，從而測試原油儲罐不同徑向位置處的油溫分布，以檢測溫度場的變化，測試范圍比較大。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(a)、(b)為本實用新型的上下旋轉(zhuǎn)羅盤裝置示意圖。圖3為本實用新型的上、下機械臂連接處示意圖。圖4為本實用新型的溫度數(shù)據(jù)信號和機械臂轉(zhuǎn)動信號采集處理流程圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖1-4，對本實用新型浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)作進一步說明如下。本實用新型浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)，包括折臂式機械系統(tǒng)1、溫度檢測裝置
2、數(shù)據(jù)存儲顯示裝置3和其他輔助裝置4。折臂式機械系統(tǒng)是在浮頂原油儲罐內(nèi)安裝一個折臂式機械裝置，其包括上、下兩根機械臂1-1、1_2，兩機械臂均由無縫鋼管焊接而成，兩根機械臂之間由旋轉(zhuǎn)接頭連接，每根機械臂的長度比原油儲罐浮頂半徑短lm，保證機械臂在浮頂下降的時候不會碰到罐壁7。上機械臂的上端、下機械臂的下端分別連接在浮頂5的中心的旋轉(zhuǎn)接頭1-3和罐底6的中心的旋轉(zhuǎn)接頭1-4上，浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)接頭分別焊接在浮頂?shù)男D(zhuǎn)羅盤1-5和罐底的旋轉(zhuǎn)羅盤1-6上，兩根機械臂由旋轉(zhuǎn)接頭1-7連接，旋轉(zhuǎn)羅盤為電動泵驅(qū)動。溫度檢測裝置包括布置在上、下機械臂上的測溫探頭2-1，所述測溫探頭在靠近浮頂和罐底區(qū)域的布置密度較原油儲罐中心區(qū)域的布置密度大。理論分析得知浮頂和罐底附近的油溫梯度變化較大，需要加密監(jiān)測。對于任何尺寸的浮頂油罐，不論是罐頂還是罐底的油溫劇烈變化區(qū)域其厚度都不會大于2m。油罐中心處的核心區(qū)域溫度變化較小，該區(qū)域的測溫探頭布置間距可以放大。測溫探頭的具體布置方案如下:上機械臂從罐頂旋轉(zhuǎn)連接處到沿機械臂方向向下4m內(nèi)，每隔0.2m布置一個測溫探頭，這是為了彌補兩個機械臂折疊以后垂直測試距離的減小，上機械臂剩余部分每隔Im布置一個測溫探頭，末尾不足Im時則不需要安裝測溫探頭。下機械臂從罐底旋轉(zhuǎn)連接處到沿機械臂向上4m處每隔0.2m安裝一個測溫探頭，剩下部分每隔Im安裝一個測溫探頭，末尾不足Im時則不需要安裝。安裝在上、下機械臂上的測溫探頭由數(shù)據(jù)總線連接，由浮頂上方的出口引出傳輸線。數(shù)據(jù)存儲顯示裝置包括數(shù)據(jù)采集卡3-1、數(shù)據(jù)總線3-2、數(shù)據(jù)接口 3-3、計算機3_4和儲存器3-5，數(shù)據(jù)總線將溫度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡將電子信號處理成數(shù)據(jù)信號，然后供計算機儲存和顯示。計算機會將油溫數(shù)據(jù)和測試高度一起顯示出來，根據(jù)顯示界面可以知道整個油罐的溫度場分布。輔助裝置包括旋轉(zhuǎn)羅盤電動泵的電源4-1、測溫探頭的數(shù)據(jù)總線4-2、放置數(shù)據(jù)采集卡的防爆盒4-3、高性能組裝電池、計算機4-4;同時為了安裝旋轉(zhuǎn)羅盤和電動泵4-5，在罐底和浮頂設(shè)計有旋轉(zhuǎn)羅盤和電動泵的容納結(jié)構(gòu)。本實用新型工作原理如下:液位變化時,折臂式機械系統(tǒng)會隨著浮頂高度變化折疊或者伸展，伸縮時上面的測溫探頭會將油溫數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上，通過控制防爆電機轉(zhuǎn)動來控制旋轉(zhuǎn)羅盤的轉(zhuǎn)動就可以測試油罐不同徑向的油溫分布。通過分析油罐溫度場變化，結(jié)合原油的物性，就可以得到準(zhǔn)確的加熱時間。本實用新型的突出特點是折臂式系統(tǒng)可以隨液位變化而變化，測溫探頭分布更為合理和高效，采用的旋轉(zhuǎn)羅盤可以得到日照和風(fēng)向?qū)τ凸逌囟葓龅挠绊?，能夠獲得油罐不同徑向的不同高度的溫度數(shù)據(jù)，能夠反映出油罐不同高度的軸向和徑向的溫度分布，測試得到整個油罐溫度場分布，這樣就可以得到準(zhǔn)確的油品再加熱時間，節(jié)約大量的加熱能耗。另外對罐頂和罐底溫度變化劇烈區(qū)域的加密監(jiān)測可以防止罐頂和罐底區(qū)域的原油凝結(jié)，防止浮頂翻船和出油口堵死等安全事故，對油罐的安全操作有重大意義。采用的存儲裝置記錄了不同時刻和位置的油品溫度，而且還可以通過數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳到計算機上進行讀取和處理，以獲得原油儲罐的溫度場數(shù)據(jù)。該裝置簡單高效，基本符合我國浮頂油罐對溫度監(jiān)測工作的要求。
權(quán)利要求1.浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)，包括折臂式機械系統(tǒng)、溫度檢測裝置、數(shù)據(jù)存儲顯示裝置和輔助裝置，其特征在于:所述折臂式機械系統(tǒng)是在浮頂原油儲罐內(nèi)安裝一個折臂式機械裝置，其包括上、下兩根機械臂，兩機械臂均由無縫鋼管焊接而成，兩根機械臂之間由旋轉(zhuǎn)接頭連接，每根機械臂的長度比原油儲罐浮頂半徑短lm，上機械臂的上端、下機械臂的下端分別連接在浮頂和罐底的中心的旋轉(zhuǎn)接頭上，浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)接頭分別焊接在浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)羅盤上，旋轉(zhuǎn)羅盤為電動泵驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度檢測裝置包括布置在上、下機械臂上的測溫探頭，所述測溫探頭在靠近浮頂和罐底區(qū)域的布置密度較原油儲罐中心區(qū)域的布置密度大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)，其特征在于:上機械臂從罐頂旋轉(zhuǎn)連接處到沿機械臂方向向下4m內(nèi)，每隔0.2m布置一個測溫探頭，上機械臂剩余部分每隔Im布置一個測溫探頭，末尾不足Im時則不需要安裝；下機械臂從罐底旋轉(zhuǎn)連接處到沿機械臂向上4m處每隔0.2m安裝一個測溫探頭，剩下部分每隔Im安裝一個測溫探頭，末尾不足Im時則不需要安裝；安裝在上、下機械臂上的測溫探頭由數(shù)據(jù)總線連接，由浮頂上方的出口引出傳輸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)存儲顯示裝置包括數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)接口和計算機，數(shù)據(jù)總線將溫度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡將電子信號處理成數(shù)據(jù)信號，然后供計算機儲存和顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)，其特征在于:旋轉(zhuǎn)羅盤固定在浮頂和罐底的中心處，使用防爆盒與電動泵相隔離，上下兩個旋轉(zhuǎn)羅盤同時轉(zhuǎn)動，帶動焊接在旋轉(zhuǎn)羅盤上的旋轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)動，從而控制上、下機械臂的指向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助裝置包括旋轉(zhuǎn)羅盤電動泵的電源、測溫探頭的數(shù)據(jù)總線、放置數(shù)據(jù)采集卡的防爆盒、高性能組裝電池以及罐底和浮頂?shù)男D(zhuǎn)羅盤和電動泵的容納結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型浮頂原油儲罐溫度場自動測量系統(tǒng)包括折臂式機械系統(tǒng)、溫度檢測裝置、數(shù)據(jù)存儲顯示裝置和其他輔助裝置。折臂式機械系統(tǒng)是在浮頂原油儲罐內(nèi)安裝一個折臂式機械裝置，其包括上、下兩根機械臂，兩機械臂均由無縫鋼管焊接而成，兩根機械臂之間由旋轉(zhuǎn)接頭連接，每根機械臂的長度比原油儲罐浮頂半徑短1m，上機械臂的上端、下機械臂的下端分別連接在浮頂和罐底的中心的旋轉(zhuǎn)接頭上，浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)接頭分別焊接在浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)羅盤上，旋轉(zhuǎn)羅盤為電動泵驅(qū)動。通過旋轉(zhuǎn)固定在浮頂和罐底的旋轉(zhuǎn)羅盤可以調(diào)節(jié)整個折臂式裝置的指向，從而測試原油儲罐不同徑向位置處的油溫分布，以檢測溫度場的變化，測試范圍比較大。
文檔編號B65D90/48GK202987969SQ20132000030
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者許學(xué)瑞, 帥健, 萬廣, 馬斌, 石磊, 孔令圳 申請人:中國石油大學(xué)(北京)