CN206409331U - 一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，包括放置在地面上的低位油罐与高处的高架油罐，低位油罐右侧安装有低位浮球式液位传感器，低位油罐顶部开有低位油罐呼吸阀，低位油罐左上方分别连接供油管路的进油口和卸油管路的出油口；供油管路的出油口和循环管路的出口合并接入高架油罐右上方的罐口；高架油罐的左侧安装有高位浮球式液位传感器，正上方设置有高架油罐呼吸阀；测控系统的数据采集卡将预处理的信号输入工控机，通过LabVIEW软件平台编程将采集数据经过工控机处理后显示在显示器各个控件上，工控机将控制信号传送给运动控制卡，运动控制卡通过电磁继电器进行控制，该装置安全可靠，能保证井场生产工作的正常进行，进一步提高工作效率和工作质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及供油系统技术领域，尤其涉及一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统。
背景技术
高架油罐是钻井动力柴油机供油系统的重要组成部分，通过高架油罐所产生的压差将柴油机所需的燃料输送到机房或发电房，过去高架油罐的油料补充一直是通过机房人员手动启动供油泵，然后目测观察高架油罐的液面高低，当观察到高架油罐液面到达最高点时断开液压泵开关停止供油。但是要完成油量的判断，需要上下攀爬高架油罐，存在很大的安全隐患；同时，钻井工人劳动强度大，在某些特殊施工多岗位交叉作业中，有可能忘记及时向高架油罐内补充燃油，这可能会导致油罐油量低造成柴油机停车，进而导致生产及井下事故隐患。同时，由于钻井作业施工的特殊性，油罐区所在的位置属井场防护区的死角位置，经常有不法分子通过各种手段盗取井队用油，给国家和企业带来了较大的损失和环境污染。
近年来，随着PLC技术的不断成熟和发展，出现了许多基于PLC技术的井场高架油罐自动供油系统，当高架油罐处于低油位时能够自动启动供油泵向高架油罐供油，当油位上升到最高油位时能够自动停止供油。这些装置能较好的克服上述原来技术的不足，提供了一种相对可靠的供油方式，一定程度上减轻了工作人员的劳动强度，也不会因人为疏忽而导致生产和井下事故的发生。但这种方式不能反映出低位油罐和高架油罐的实时液位等信息，需要人为的监管；电子设备发生故障后比较难察觉，一般等到发现时高架油罐已经没有油液，因此会造成较大的安全隐患，该系统也不能完全杜绝不法分子盗取井队用油；此外，这种功能单一、不便于井场集中管理的供油系统已不能满足现代化井场的需要。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，该装置能够安全可靠的完成对高架油罐的自动供油，而且凭借虚拟仪器的强大功能，实现对低位油罐和高架油罐的液位、温度以及供油口流量等参数的实时监测，防止设备故障带来的不良后果和井场用油被盗现象的发生。
为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，包括放置在地面上的低位油罐1与高处的高架油罐8，所述的低位油罐1右侧安装有低位浮球式液位传感器2，低位油罐1顶部开有低位油罐呼吸阀3，低位油罐1左上方分别连接输油管路4的进油口和卸油管路18的出油口；输油管路4的出油口和循环管路22的出口合并接入高架油罐8右上方的罐口；高架油罐8的左侧安装有高位浮球式液位传感器10，正上方设置有高架油罐呼吸阀9；
所述的高架油罐8内侧右上方安装有液位开关max11，右下方安装液位开关min12，右侧中部安装有温度传感器13；
所述的高架油罐8的正下方为出油管路，出油管路分为供油管路14、卸油管路18和循环管路22；
所述的输油管路4上依次安装有输油管电磁阀5、输油管柴油滤清器6和输油泵7；
所述的供油管路14上依次安装有供油管电磁阀15、供油管柴油滤清器16和流量传感器17；
所述的卸油管路18上依次安装有卸油管电磁阀19、卸油管柴油滤清器20和卸油泵21；
所述的循环管路22上依次装有循环油管电磁阀23、加热装置24和循环油泵25；
所述的输油管路4的进油口低于卸油管路18的出油口；
所述的低位浮球式液位传感器2、高位浮球式液位传感器10、液位开关max11、液位开关min12、温度传感器13与流量传感器17的信号输出端连接在测控系统中的数据采集系统上，测控系统的控制系统的信号输出端通过电磁继电器与输油管电磁阀5、输油泵7、供油管电磁阀15、卸油管电磁阀19、卸油泵21、循环油管电磁阀23、加热装置24和循环油泵25的信号输入端上；测控系统上还设置有显示装置。
所述的测控系统包括采集数据的数据采集卡SC，数据采集卡SC将预处理的信号输入工控机GK，通过LabVIEW软件平台CX编程将采集数据经过工控机GK处理后显示在显示器XS各个控件上，工控机GK将控制信号传送给运动控制卡YK，运动控制卡YK通过电磁继电器进行控制。
所述的低位油罐呼吸阀3设置在低位油罐1顶部右上方。
所述的输油管路4的进油口伸入低位油罐1的底部，卸油管路18的出油口伸入低位油罐1的上部。
本实用新型的有益效果：
该供油系统大大降低了劳动强度，工作人员在机房内就可以实时监测到供油系统的运行状态，并且在需要的时候可以随时对供油系统进行操作；工作人员通过对油罐液面变化的观察，能及时判断是否有盗油行为，从而很大程度上杜绝井场用油被盗的现象；虚拟仪器具有强大的功能，能轻松地将多个测量设备集成到单个系统中，今后将该系统与其他井场设备的测控系统通过虚拟仪器集成到一个系统中，使工作人员在同一个测控面板上完成对多个设备的实时监测和控制，实现钻井系统更高程度的自动化，进一步提高工作效率和工作质量。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理图。
图2为本实用新型的测控系统原理图。
图3为本实用新型的测控系统显示面板图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实施例详述本实用新型。
如图1所示：一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，包括放置在地面上的低位油罐1与高处的高架油罐8，所述的低位油罐1右侧安装有低位浮球式液位传感器2，低位油罐1顶部开有低位油罐呼吸阀3，低位油罐1左上方分别连接输油管路4的进油口和卸油管路18的出油口；输油管路4的出油口和循环管路22的出口合并接入高架油罐8右上方的罐口；高架油罐8的左侧安装有高位浮球式液位传感器10，正上方设置有高架油罐呼吸阀9；
所述的高架油罐8内侧右上方安装有液位开关max11，右下方安装液位开关min12，右侧中部安装有温度传感器13；
所述的高架油罐8的正下方为出油管路，出油管路分为供油管路14、卸油管路18和循环管路22；
所述的输油管路4上依次安装有输油管电磁阀5、输油管柴油滤清器6和输油泵7；
所述的供油管路14上依次安装有供油管电磁阀15、供油管柴油滤清器16和流量传感器17；
所述的卸油管路18上依次安装有卸油管电磁阀19、卸油管柴油滤清器20和卸油泵21；
所述的循环管路22上依次装有循环油管电磁阀23、加热装置24和循环油泵25；
所述的低位油罐呼吸阀3设置在低位油罐1顶部右上方。
所述的输油管路4的进油口伸入低位油罐1的底部，卸油管路18的出油口伸入低位油罐1的上部。
如图2所示：
所述的低位浮球式液位传感器2、高位浮球式液位传感器10、液位开关max11、液位开关min12、温度传感器13与流量传感器17的信号输出端连接在测控系统中的数据采集系统上，测控系统的控制系统的信号输出端通过电磁继电器与输油管电磁阀5、输油泵7、供油管电磁阀15、卸油管电磁阀19、卸油泵21、循环油管电磁阀23、加热装置24和循环油泵25的信号输入端上；测控系统上还设置有显示装置。
所述的测控系统包括采集数据的数据采集卡SC，数据采集卡SC将预处理的信号输入工控机GK，通过LabVIEW软件平台CX编程将采集数据经过工控机GK处理后显示在显示器XS各个控件上，工控机GK将控制信号传送给运动控制卡YK，运动控制卡YK通过电磁继电器进行控制。
参照图3，测控面板上左侧是显示控件区域，可以实时监测到系统的运行状态，右侧是控制控件区域，可以对该系统进行手动操作。在显示区域，高架油罐8液位显示控件X1和低位油罐1液位显示控件X4能实时显示高架油罐8和低位油罐1的液位信息，高位油罐8液位显示控件X1的右侧有高液位指示灯控件X2和低液位指示灯控件X3，能在高架油罐8的液位超出最大值或最小值时点亮报警，高架油罐温度计X5能实时显示高架油罐8的油温，供油管流量图X6用于显示供油管路14的实时流量信息。控制控件区域的自动/手动切换控件KZ1用于切换该系统的操作模式，方便工作人员随时介入操作，输油控件KZ2和停止输油控件KZ3能分别控制低位油罐1向高架油罐8输油动作的启停，最右侧的控件组KZ4→KZ11中的打开控件和关闭控件可以分别控制输油泵7、卸油泵21、循环油泵25、输油管电磁阀5、供油管电磁阀15、卸油管电磁阀19、循环油管电磁阀23和加热装置24的启停，左侧的指示灯用于显示各个器件的打开和关闭状态。
本实用新型的工作原理：
在系统运行过程中，当高架油罐8的油位低于规定的值时，可以在显示器XS上观察到高架油罐液位显示控件X1的液位处于最低位置，低液位的报警灯控件X3也会亮起，同时会触发安装在高架油罐8内底部的液位开关min12，液位开关min12的信号经过数据采集卡SC传送到工控机GK中，工控机GK将控制信号传送给运动控制卡YK，运动控制卡YK给电磁继电器K1和电磁继电器K2电信号，电磁继电器K1和电磁继电器K2得电后闭合，输油管电磁阀5和输油泵7打开向高架油罐8输油，此时在显示器XS上可以观察到低液位指示灯控件X3熄灭，高架油罐8液位显示控件X1的液位在逐渐上升。
当高架油罐8的油位上升到最高油位的规定值时，可以看到显示器XS上高架油罐液位显示控件X1的液位处于最高位置，高液位的报警灯控件X2也会亮起，同时触发安装在高架油罐8内右上部的液位开关max11，液位开关max11的信号经过数据采集卡SC传送到工控机GK中，工控机GK将控制信号传送给运动控制卡YK，运动控制卡YK给电磁继电器K1和电磁继电器K2电信号使之断开，输油管电磁阀5和输油泵7关闭向高架油罐8输油，此时在显示器XS上可以观察到高液位指示灯控件X2熄灭，高架油罐8液位显示控件X1的液位停止上升，停止输油任务。
当钻井工作接近尾声，高架油罐8不再需要加满油时，在显示器XS控制面板中将自动/手动切换控件KZ1调节为手动，打开输油控件KZ2给高架油罐8输油，观察显示器XS上高架油罐液位显示控件X1液面到达要求的位置后点击停止输油控件KZ3即可。
当井场的钻井工作结束需要搬迁井场时，需要先将高架油罐8中剩余的油排入低位油罐1，将显示器XS中控制面板中的自动/手动切换控件KZ1调节为手动，操作显示器XS右侧控件组KZ4→KZ11，使卸油管电磁阀19和卸油泵21处于打开状态，其他各装置都处于关闭状态，此时高架油罐中剩余的油输入低位油罐中，最后在控制面板中通过操作卸油泵控件组KZ5和卸油管电磁阀控件组KZ9关闭卸油泵19和卸油管电磁阀19，最后退出测控系统，即可开始井场油罐的搬迁工作。
如果供油系统在工作过程中出现故障时，当高架油罐8液面低于最低油位，输油泵7未开启给高架油罐8供油，此时可以在显示器XS上调节自动/手动切换控件调至手动模式，打开输油控件KZ2为高架油罐8供油。在故障排除后调节自动/手动切换控件KZ1重新切换为自动模式。
在系统运行过程中，流量传感器17能通过数据采集卡SC将供油管14的流量信息传输给工控机GK，最后通过LabVIEW软件平台CX实时显示在显示器XS中的供油管流量图X6上，通过供油管流量图X6记录的信息，能够分析得出某一时段的耗油量，也能为井场设备节油技术提供参考。
在系统运行过程中，低位油罐1中的浮球式液位传感器2将液位信息经过数据采集卡SC输入工控机GK中，可在显示器XS中LabVIEW软件平台CX上通过低位油罐液位控件X4观察到低位油罐1液位，工作人员可根据液位信息预判燃油可使用的时间；当未进行输油任务时，若低位油罐1的液位仍逐渐下降，可断定为盗油事件，则可以及时采取措施，惩治不法分子。
在某些环境恶劣的地区，当环境温度很低时，温度传感器13将温度信息通过数据采集卡SC输送至工控机GK，可在显示器XS中LabVIEW软件平台CX上观察到高架油罐温度计控件X5指示的温度较低，此时调节自动/手动切换控件KZ1为手动模式，打开循环油泵控件组KZ6和加热装置控件组KZ11为高架油罐8加热，可在显示器XS上观察到高架油罐温度计控件X5中数值上升，温度上升到规定值后，关闭加热装置控件组KZ11和循环油泵控件组KZ6停止加热。
本实用新型通过数据采集系统和控制系统组成的测控系统可实现高架油罐液位显示和自动供油，该装置安全可靠，能保证井场生产工作的正常进行；基于虚拟仪器的测控系统界面美观、功能强大，有效降低了工人的工作量，杜绝了盗油现象的发生，为实现钻井系统更高程度的自动化提供了依据。
Claims (4)
1.一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，其特征在于，包括放置在地面上的低位油罐(1)与高处的高架油罐(8)，所述的低位油罐(1)内部右侧安装有低位浮球式液位传感器(2)，低位油罐(1)顶部开有低位油罐呼吸阀(3)，低位油罐(1)左上方分别连接输油管路(4)的进油口和卸油管路(18)的出油口；输油管路(4)的出油口和循环管路(22)的出口合并接入高架油罐(8)右上方的罐口；高架油罐(8)的内部左侧安装有高位浮球式液位传感器(10)，正上方设置有高架油罐呼吸阀(9)；
所述的高架油罐(8)右上方安装有液位开关max(11)，右下方安装液位开关min(12)，右侧中部安装有温度传感器(13)；
所述的高架油罐(8)的正下方为出油管路，出油管路分为供油管路(14)、卸油管路(18)和循环管路(22)；
所述的输油管路(4)上依次安装有输油管电磁阀(5)、输油管柴油滤清器(6)和输油泵(7)；
所述的供油管路(14)上依次安装有供油管电磁阀(15)、供油管柴油滤清器(16)和流量传感器(17)；
所述的卸油管路(18)上依次安装有卸油管电磁阀(19)、卸油管柴油滤清器(20)和卸油泵(21)；
所述的循环管路(22)上依次装有循环油管电磁阀(23)、加热装置(24)和循环油泵(25)；
所述的低位浮球式液位传感器(2)、高位浮球式液位传感器(10)、液位开关max(11)、液位开关min(12)、温度传感器(13)与流量传感器(17)的信号输出端连接在测控系统中的数据采集系统上，测控系统的控制系统的信号输出端通过电磁继电器与输油管电磁阀(5)、输油泵(7)、供油管电磁阀(15)、卸油管电磁阀(19)、卸油泵(21)、循环油管电磁阀(23)、加热装置(24)和循环油泵(25)的信号输入端上；测控系统上还设置有显示装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，其特征在于，所述的测控系统包括采集数据的数据采集卡(SC)，数据采集卡(SC)将预处理的信号输入工控机(GK)，通过LabVIEW软件平台(CX)编程将采集数据经过工控机(GK)处理后显示在显示器(XS)各个控件上，工控机(GK)将控制信号传送给运动控制卡(YK)，运动控制卡(YK)通过电磁继电器进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，其特征在于，所述的低位油罐呼吸阀(3)设置在低位油罐(1)顶部右上方。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的高架油罐液位显示与自动供油系统，其特征在于，所述的输油管路(4)的进油口伸入低位油罐(1)的底部，卸油管路(18)的出油口伸入低位油罐(1)的上部。
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