一種井場原油加熱裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種井場原油加熱裝置和系統(tǒng)，屬于自動控制領(lǐng)域。所述裝置包括集熱器、儲存集熱器收集的太陽能的集熱水箱、與輸油管道中的原油進行熱交換的換熱水箱、集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵、電加熱器、傳感器組、控制模塊以及電源模塊；集熱器和集熱水箱通過集熱循環(huán)泵連通，集熱水箱和換熱水箱通過加熱循環(huán)泵連通，換熱水箱設(shè)置在輸油管道的外部，電加熱器設(shè)置在換熱水箱中；傳感器組測量集熱器溫度、集熱水箱溫度、以及原油出口溫度；控制模塊分別與傳感器器組、集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵和電加熱器電連接，并根據(jù)傳感器組測得的集熱器溫度、集熱水箱溫度、原油出口溫度控制集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵和電加熱器的啟停。本實用新型降低能源消耗。
【專利說明】一種井場原油加熱裝置和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及自動控制領(lǐng)域，特別涉及一種井場原油加熱裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國西部油田地域廣闊，采用管道輸油的各個采油井場和站點間距較大，在氣溫較低的時候，原油在輸送過程中會發(fā)生結(jié)蠟，不但造成輸送管道的堵塞、原油產(chǎn)量減少、抽油機的負載和能耗增加，而且還增加了管道解堵施工作業(yè)和化學藥劑的消耗。
[0003]為了防止原油在輸送過程中結(jié)蠟，通常會在井場對原油進行加熱，使原油溫度在輸送管道中不會低至結(jié)蠟?，F(xiàn)有的井場原油加熱裝置為簡易水套爐或者電磁加熱裝置。
[0004]在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]簡易水套爐和電磁加熱裝置都不能對原油溫度進行精確控制，如果加熱溫度過高，會造成能源的消耗，如果加熱溫度過低，達不到防止原油在輸送過程中結(jié)蠟的目的。
實用新型內(nèi)容
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)不能對原油溫度進行精確控制、能耗大的問題，本實用新型實施例提供了一種井場原油加熱裝置和系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本實用新型實施例提供了一種井場原油加熱裝置，所述裝置包括集熱器、儲存所述集熱器收集的太陽能的集熱水箱、與輸油管道中的原油進行熱交換的換熱水箱、集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵、電加熱器、傳感器組、控制模塊以及電源模塊；
[0008]所述集熱器和所述集熱水箱通過所述集熱循環(huán)泵連通，所述集熱水箱和所述換熱水箱通過所述加熱循環(huán)泵連通，所述換熱水箱設(shè)置在所述輸油管道的外部，所述電加熱器設(shè)置在所述換熱水箱中；
[0009]所述傳感器組包括測量所述集熱器溫度的第一傳感器、測量所述集熱水箱溫度的第二傳感器、以及測量所述原油出口溫度的第三傳感器；
[0010]所述控制模塊分別與所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器、所述集熱循環(huán)泵、所述加熱循環(huán)泵和所述電加熱器電連接，并根據(jù)所述第一傳感器測得的所述集熱器溫度和所述第二傳感器測得的所述集熱水箱溫度控制所述集熱循環(huán)泵的啟停，根據(jù)所述第二傳感器測得的集熱水箱溫度和所述第三傳感器測得的所述原油出口溫度控制所述加熱循環(huán)泵的啟停和所述電加熱器的啟停；
[0011]所述電源模塊分別與所述控制模塊、所述集熱循環(huán)泵、所述加熱循環(huán)泵和所述電加熱器電連接，并為所述控制模塊、所述集熱循環(huán)泵、所述加熱循環(huán)泵、以及所述電加熱器供電。
[0012]在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述傳感器組還包括測量原油入口溫度的第四傳感器和測量環(huán)境溫度的第五傳感器，所述控制模塊還分別與所述第四傳感器、所述第五傳感器電連接，并根據(jù)所述第四傳感器測得的原油入口溫度和所述第五傳感器測得的環(huán)境溫度設(shè)置所述原油出口溫度最高值和所述原油出口溫度最低值。[0013]在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述傳感器組還包括測量所述集熱水箱水位的第六傳感器和報警模塊，所述控制模塊還分別與所述第六傳感器、所述報警模塊電連接，并當所述第六傳感器測得的所述集熱水箱水位低于設(shè)定的水箱低水位報警值時，或當所述第六傳感器測得的所述集熱水箱水位高于設(shè)定的水箱高水位報警值時，控制所述報警模塊發(fā)出報
警信號。
[0014]在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述傳感器組還包括測量所述集熱器與所述集熱水箱之間的水管溫度的第七傳感器，所述控制模塊還與所述第七傳感器電連接，并當所述第七傳感器測得的所述水管溫度小于設(shè)定的系統(tǒng)防凍開啟溫度值時，控制所述集熱循環(huán)泵開始運行，當所述集熱循環(huán)泵的運行時間達到設(shè)定的系統(tǒng)防凍開啟時間值時，控制所述集熱循環(huán)泵停止運行。
[0015]進一步地，所述裝置還包括伴熱帶，所述伴熱帶設(shè)置在所述水管上，所述控制模塊還與所述伴熱帶電連接，并當所述第七傳感器測得的所述水管溫度小于設(shè)定的伴熱帶工作溫度值時，控制所述伴熱帶開始運行，當所述伴熱帶的運行時間達到設(shè)定的伴熱帶開啟時間值時，控制所述伴熱帶停止運行。
[0016]在第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括柜體和柜體加熱器，所述控制模塊位于所述柜體中，所述控制模塊還與所述柜體加熱器電連接；
[0017]所述傳感器組還包括測量所述柜體溫度的第八傳感器，所述控制模塊還與所述第八傳感器電連接，并當所述第八傳感器測得的所述柜體溫度小于設(shè)定的柜體開啟溫度值時，控制所述柜體加熱器開始運行，在所述柜體加熱器開始運行之后，當所述第八傳感器測得的所述柜體溫度大于設(shè)定的柜體加熱器關(guān)閉溫度值時，控制所述柜體加熱器停止運行。
[0018]在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括顯示模塊、輸入模塊和報警模塊中的一種或多種，所述顯示模塊顯示所述傳感器組測得的數(shù)值、設(shè)定的參數(shù)值、所述集熱循環(huán)泵的運行情況、所述加熱循環(huán)泵的運行情況、以及所述電加熱器的運行情況，所述輸入模塊接收人工指令，所述報警模塊在所述控制模塊的控制下進行報警，所述控制模塊還分別與所述顯示模塊、所述輸入模塊、所述報警模塊電連接。
[0019]在第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括備用電加熱器，所述備用電加熱器設(shè)置在所述換熱水箱中，所述控制模塊還分別與所述備用電加熱器電連接，并當所述電加熱器的運行時間達到設(shè)定的第一時間值時，若所述原油出口溫度小于設(shè)定的原油出口溫度最高值時，控制所述備用電加熱器開始運行，當所述備用電加熱器的運行時間達到設(shè)定的第二時間值時，控制所述備用電加熱器停止運行。
[0020]在第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括備用集熱循環(huán)泵，所述傳感器組還包括測量所述集熱器與所述集熱水箱之間的水管溫度的第七傳感器，和/或所述裝置還包括備用加熱循環(huán)泵，所述傳感器組還包括測量換熱水箱溫度的第九傳感器，所述集熱器和所述集熱水箱通過所述備用集熱循環(huán)泵連通，所述集熱水箱和所述換熱水箱通過所述備用加熱循環(huán)泵連通，所述控制模塊還分別與所述備用集熱循環(huán)泵、所述備用加熱循環(huán)泵、所述第七傳感器、所述第九傳感器電連接，并當所述集熱循環(huán)泵的運行時間達到設(shè)定的水泵自動切換時間值時，若所述第七傳感器測得的所述水管溫度，與所述集熱循環(huán)泵開始運行前所述第七傳感器測得的所述水管溫度之間的差值小于設(shè)定的溫差閾值，則控制所述備用集熱泵開始運行，[0021]在所述備用集熱循環(huán)泵開始運行之后，當所述集熱器溫度與所述集熱水箱溫度之間的差值小于設(shè)定的集熱停止溫差值時，控制所述備用集熱循環(huán)泵停止運行，
[0022]當所述加熱循環(huán)泵的運行時間達到所述水泵自動切換時間值時，若所述第九傳感器測得的所述換熱水箱溫度，與所述加熱循環(huán)泵開始運行前所述第九傳感器測得的所述換熱水箱溫度之間的差值小于所述溫差閾值，則控制所述備用加熱循環(huán)泵開始運行，
[0023]在所述備用加熱循環(huán)泵開始運行之后，當所述原油出口溫度大于設(shè)定的換熱溫度最高值時，或在所述電加熱器開始運行之后，控制所述備用加熱循環(huán)泵停止運行。
[0024]在第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述電源模塊包括主電源、備用電源、以及電源管理單元，所述電源管理模塊分別與所述主電源、所述備用電源、所述控制模塊連接；當所述主電源故障時，所述電源管理單元切換所述備用電源供電。
[0025]另一方面，本實用新型實施例提供了一種井場原油加熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個井場原油加熱裝置和上位機，所述井場原油加熱裝置為前述井場原油加熱裝置，所述井場原油加熱裝置與所述上位機通信連接。
[0026]本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0027]通過控制模塊根據(jù)傳感器組測得的集熱器溫度、集熱水箱溫度、原油出口溫度控制集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵、電加熱器的啟停，進而控制井場原油的溫度，將油溫控制在一定范圍內(nèi)，達到對油溫的精確控制和恒定控制，在保證原油在輸送過程中不結(jié)蠟的情況下，降低能源的消耗。而且集熱器、集熱水箱、換熱水箱、以及電加熱器，與簡易水套爐相比，安全性較高，并且利用太陽能加熱原油，減少了對煤等不可再生資源的消耗和對環(huán)境的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本實用新型實施例一提供的一種井場原油加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本實用新型實施例二提供的一種井場原油加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3是本實用新型實施例三提供的一種井場原油加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0033]實施例一
[0034]本實用新型實施例提供了一種井場原油加熱裝置，參見圖1，該裝置包括集熱器1、集熱水箱2、換熱水箱3、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5、電加熱器6、傳感器組7、控制模塊8以及電源模塊9。
[0035]在本實施例中，集熱器I收集太陽能，集熱水箱2儲存所述集熱器收集的太陽能，換熱水箱3與輸油管道10中的原油進行熱交換，集熱循環(huán)泵4將集熱器I中的水與集熱水箱2中的水進行交換，加熱循環(huán)泵5將集熱水箱2中的水與換熱水箱3中的水進行交換，電加熱器6加熱換熱水箱3中的水。
[0036]集熱器I和集熱水箱2通過集熱循環(huán)泵4連通，集熱水箱2和換熱水箱3通過加熱循環(huán)泵5連通，換熱水箱3設(shè)置在井場的輸油管道10的外部，電加熱器6設(shè)置在換熱水箱3中。具體地，換熱水箱3可以設(shè)置在集熱水箱2的下方，設(shè)置在換熱水箱3中的輸油管道10為盤管。
[0037]傳感器組7包括測量集熱器溫度的第一傳感器、測量集熱水箱溫度的第二傳感器、以及測量原油出口溫度的第三傳感器?？刂颇K8分別與第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5和電加熱器6電連接，并根據(jù)第一傳感器測得的集熱器溫度和第二傳感器測得的集熱水箱溫度控制集熱循環(huán)泵4的啟停，根據(jù)第二傳感器測得的集熱水箱溫度和第三傳感器測得的原油出口溫度控制加熱循環(huán)泵5的啟停和電加熱器6的啟停。電源模塊9分別與控制模塊8、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5和電加熱器電6連接，并為控制模塊8、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5、以及電加熱器6供電。
[0038]下面簡單介紹一下本實用新型提供的井場原油加熱裝置的工作原理:
[0039]當太陽光充足時，集熱器I吸收太陽光的能量，使集熱器I中的水溫度升高，將太陽光中的熱能(太陽能)收集起來。
[0040]當?shù)谝粋鞲衅鳒y得的集熱器溫度與第二傳感器測得的集熱水箱溫度之間的差值大于設(shè)定的集熱開始溫差值時，控制模塊8控制集熱循環(huán)泵4開始運行，集熱循環(huán)泵4將集熱器I中的水與集熱水箱2中的水進行交換，使集熱器I收集的太陽能存儲起來。在集熱循環(huán)泵4開始運行之后，當集熱器溫度與集熱水箱溫度之間的差值小于設(shè)定的集熱停止溫差值時，或當集熱水箱溫度大于設(shè)定的集熱水箱溫度最高值時，控制模塊8控制集熱循環(huán)泵4停止運行。
[0041]當原油出口溫度小于設(shè)定的原油出口溫度最低值、集熱水箱溫度大于原油出口溫度時，控制模塊8控制加熱循環(huán)泵5開始運行，加熱循環(huán)泵5將集熱水箱2中的水與換熱水箱3中的水進行交換，換熱水箱3中的水和設(shè)置于換熱水箱3中的輸油管道11中的原油進行熱交換，原油溫度隨著換熱水箱溫度的改變而改變。在加熱循環(huán)泵5開始運行之后，當原油出口溫度大于設(shè)定的原油出口溫度最高值時，控制模塊8控制加熱循環(huán)泵5停止運行。
[0042]當加熱循環(huán)泵5的運行時間達到設(shè)定的水泵開啟時間值(如5分鐘)時，若原油出口溫度小于原油出口溫度最低值時，控制模塊8控制電加熱器6開始運行，并控制加熱循環(huán)泵5停止運行，電加熱器6加熱換熱水箱3中的水，使原油溫度升高。當電加熱器6的運行時間達到設(shè)定的第一時間值時，若原油出口溫度大于原油出口溫度最高值時，控制模塊8控制電加熱器6停止運行。
[0043]需要說明的是，集熱開始溫差值、集熱停止溫差值、集熱水箱溫度最高值、原油出口溫度最低值、原油出口溫度最高值、水泵開啟時間值、第一時間值為設(shè)定的參數(shù)值，集熱開始溫差值大于集熱停止溫差值，原油出口溫度最低值小于原油出口溫度最高值。
[0044]本實用新型實施例通過控制模塊根據(jù)傳感器組測得的集熱器溫度、集熱水箱溫度、原油出口溫度控制集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵、電加熱器的啟停，進而控制井場原油的溫度，將油溫控制在一定范圍內(nèi)，達到對油溫的精確控制和恒定控制，在保證原油在輸送過程中不結(jié)蠟的情況下，降低能源的消耗。而且集熱器、集熱水箱、換熱水箱、以及電加熱器，與簡易水套爐相比，安全性較高，并且利用太陽能加熱原油，減少了對煤等不可再生資源的消耗和對環(huán)境的污染。
[0045]實施例二
[0046]本實用新型實施例提供了一種井場原油加熱裝置，參見圖2，該裝置包括集熱器
1、集熱水箱2、換熱水箱3、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5、電加熱器6、傳感器組7、控制模塊8以及電源模塊9。
[0047]在本實施例中，集熱器I收集太陽能，集熱水箱2儲存所述集熱器收集的太陽能，換熱水箱3與輸油管道10中的原油進行熱交換，集熱循環(huán)泵4將集熱器I中的水與集熱水箱2中的水進行交換，加熱循環(huán)泵5將集熱水箱2中的水與換熱水箱3中的水進行交換，電加熱器6加熱換熱水箱3中的水。
[0048]集熱器I和集熱水箱2通過集熱循環(huán)泵4連通，集熱水箱2和換熱水箱3通過加熱循環(huán)泵5連通，換熱水箱3設(shè)置在井場的輸油管道10的外部，電加熱器6設(shè)置在換熱水箱3中。具體地，換熱水箱3可以設(shè)置在集熱水箱2的下方，設(shè)置在換熱水箱3中的輸油管道10為盤管。
[0049]傳感器組7包括測量集熱器溫度的第一傳感器、測量集熱水箱溫度的第二傳感器、以及測量原油出口溫度的第三傳感器?？刂颇K8分別與第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5和電加熱器6電連接，并根據(jù)第一傳感器測得的集熱器溫度和第二傳感器測得的集熱水箱溫度控制集熱循環(huán)泵4的啟停，根據(jù)第二傳感器測得的集熱水箱溫度和第三傳感器測得的原油出口溫度控制加熱循環(huán)泵5的啟停和電加熱器6的啟停。電源模塊9分別與控制模塊8、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5和電加熱器電6連接，并為控制模塊8、集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5、以及電加熱器6供電。
[0050]進一步地，當換熱水箱3設(shè)置在集熱水箱2的下方時，控制模塊8可以當?shù)谝粋鞲衅鳒y得的集熱水箱溫度小于設(shè)定的集熱水箱溫度最低值時，控制電加熱器6開始運行，在電加熱器6的運行時間達到第一時間時，控制電加熱器6停止運行。
[0051]可選地，控制模塊8可以包括繼電器組和控制器，使該裝置的成本較低，易于維護。具體地，控制器可以為PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)。容易知道，控制模塊8也可以為開關(guān)電路，本實用新型并不限制于此。
[0052]可選地，電源模塊9可以包括主電源、備用電源、以及電源管理模塊。當主電源故障時，電源管理模塊切換備用電源供電，保證該裝置的正常運行不受到電源故障的影響。
[0053]具體地，電源管理模塊分別與主電源、備用電源、控制模塊8連接。
[0054]在本實施例的一種實現(xiàn)方式中，該傳感器組7還可以包括測量原油入口溫度的第四傳感器和測量環(huán)境溫度的第五傳感器，控制模塊8還分別與第四傳感器、第五傳感器電連接，并根據(jù)第四傳感器測得的原油入口溫度和第五傳感器測得的環(huán)境溫度設(shè)置原油出口溫度最高值和原油出口溫度最低值，該設(shè)置可以定期執(zhí)行，使電加熱器在夏冬兩季可以采用不同的啟停標準，節(jié)省能源。如原油出口溫度最低值在夏季為30°C _35°C，在冬季為400C -55°C。通常將原油出口溫度最高值和原油出口溫度最低值之間的差值設(shè)定為3-5°C，如原油出口溫度最高值為43°C，原油出口溫度最低值為40°C。
[0055]舉例來說，將原油入口溫度的平均值分為六個第一區(qū)間:0-10、10-15、15-20、20-25、25-30、30-60，每個第一區(qū)間依次代表+25、+20、+15、+10、+5、+0 ;將環(huán)境溫度的平均值分為六個第二區(qū)間:小于(_20)、(-20)- (-10)、(-10)-0、0-10、10-20、大于20，每個第二區(qū)間依次代表+25、+20、+15、+10、+5、+0 ;原油出口溫度最低值等于原油入口溫度+第一區(qū)間增加的值+第二區(qū)間增加的值。例如，原油入口溫度的平均值為17°C，環(huán)境溫度的平均值為16°C，則原油出口溫度最低值設(shè)為17+15+5=37°C。
[0056]在本實施例的另一種實現(xiàn)方式中，傳感器組7還可以包括測量集熱水箱水位的第六傳感器和報警模塊11，控制模塊8還分別與第六傳感器、報警模塊11電連接，并當?shù)诹鶄鞲衅鳒y得的集熱水箱水位低于設(shè)定的水箱低水位報警值時，或當?shù)诹鶄鞲衅鳒y得的集熱水箱水位高于設(shè)定的水箱高水位報警值時，控制報警模塊11發(fā)出報警信號，提醒工作人員補水或停止補水。其中，水箱低水位報警值、水箱高水位報警值為設(shè)定的參數(shù)值，水箱低位報警值小于水箱高位報警值。另外，由于集熱水箱2和換熱水箱3之間是連通的，因此只需要對集熱水箱2補水即可彌補集熱水箱2和/或換熱水箱3中由于水蒸發(fā)等原因造成的缺水。
[0057]在本實施例的又一種實現(xiàn)方式中，傳感器組7還可以包括測量集熱器I與集熱水箱2之間的水管溫度的第七傳感器，控制模塊8還與第七傳感器電連接，并當?shù)谄邆鞲衅鳒y得的水管溫度小于設(shè)定的系統(tǒng)防凍開啟溫度值時，控制集熱循環(huán)泵4開始運行，當集熱循環(huán)泵4的運行時間達到設(shè)定的系統(tǒng)防凍開啟時間值時，控制集熱循環(huán)泵4停止運行，防止水管中的水凍住。其中，系統(tǒng)防凍開啟溫度值、系統(tǒng)防凍開啟時間值為設(shè)定的參數(shù)值。
[0058]進一步地，該裝置還可以包括伴熱帶12，伴熱帶12設(shè)置在水管上，控制模塊8還與伴熱帶12與控制模塊8連接，并當水管溫度小于設(shè)定的伴熱帶溫度工作溫度值時，控制伴熱帶12開始運行，當伴熱帶12的運行時間達到設(shè)定的伴熱帶開啟時間值時，控制伴熱帶12停止運行，防止水管中的水凍住。其中，伴熱帶工作溫度值、伴熱帶開啟時間值為設(shè)定的參數(shù)值，伴熱帶工作溫度值小于系統(tǒng)防凍開啟溫度值。
[0059]在本實施例的又一種實現(xiàn)方式中，該裝置還可以包括柜體13和柜體加熱器14，控制模塊8位于柜體13中，控制模塊8還與柜體加熱器14電連接。傳感器組I還可以包括測量柜體溫度的第八傳感器，控制模塊8還與第八傳感器電連接，并當?shù)诎藗鞲衅鳒y得的柜體溫度小于設(shè)定的柜體加熱器開啟溫度值時，控制柜體加熱器14開始運行，在柜體加熱器14開始運行之后，當?shù)诎藗鞲衅鳒y得的柜體溫度大于設(shè)定的柜體加熱器關(guān)閉溫度值時，控制柜體加熱器14停止運行，為控制模塊8提供適宜的工作溫度。其中，柜體加熱器開啟溫度值、柜體加熱器關(guān)閉溫度值為設(shè)定的參數(shù)值，柜體加熱器開啟溫度值小于柜體關(guān)閉溫度值，如柜體加熱器開啟溫度值為2°C，柜體加熱器關(guān)閉溫度值為5°C。
[0060]在本實施例的又一種實現(xiàn)方式中，該裝置還可以包括顯示模塊15、輸入模塊16和報警模塊11中的一種或多種，控制模塊8還分別與顯示模塊15、輸入模塊16、報警模塊11電連接。顯示模塊15顯示傳感器組7測得的數(shù)值、設(shè)定的參數(shù)值、集熱循環(huán)泵4的運行情況、加熱循環(huán)泵5的運行情況、以及電加熱器6的運行情況，使工作人員得知傳感器組7測得的數(shù)值等信息。輸入模塊16接收人工指令，包括參數(shù)值修改指令、集熱循環(huán)泵運行指令、加熱循環(huán)泵運行指令、電加熱器運行指令，使工作人員對該裝置的運行進行控制。報警模塊11在控制模塊8的控制下進行報警，如當電源模塊9故障時，發(fā)出報警信號，使工作人員及時得知電源模塊9發(fā)生了故障，從而進行更換電源模塊的處理。
[0061]可選地，顯示模塊15可以為顯示屏，輸入模塊16可以為觸摸屏或開關(guān)組，報警裝置11可以為顯示燈組。[0062]具體地，開關(guān)組控制集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5、加熱循環(huán)泵6中的一個或多個的啟停，開關(guān)組與控制模塊8連接，人工控制集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5、電加熱器6中的一個或多個的啟停。
[0063]容易知道，開關(guān)組中開關(guān)的數(shù)量可以根據(jù)加熱井場原油的集熱循環(huán)泵4、加熱循環(huán)泵5、以及電加熱器6等設(shè)備的數(shù)量確定，一個開關(guān)對應(yīng)一個設(shè)備，如當井場原油加熱裝置包括一個集熱循環(huán)泵4、一個加熱循環(huán)泵5、以及一個電加熱器6時，開關(guān)組中開關(guān)的數(shù)量為3，且一個開關(guān)對應(yīng)集熱循環(huán)泵4，另一個開關(guān)對應(yīng)加熱循環(huán)泵5，又一個開關(guān)對應(yīng)電加熱器6。
[0064]可選地，開關(guān)組中的開關(guān)可以為旋鈕開關(guān)，如該旋鈕開關(guān)包括“自動”、“手動關(guān)閉”、“手動啟動”三個檔位，“自動”檔位表示由控制模塊8根據(jù)傳感器組7測得的數(shù)值和設(shè)定的參數(shù)值自動進行控制，“手動關(guān)閉”檔位表示向控制模塊8發(fā)送關(guān)閉信號，“手動啟動”檔位表示向控制模塊8發(fā)送啟動信號。
[0065]在本實施例的又一種實現(xiàn)方式中，該裝置還可以包括備用集熱循環(huán)泵、備用加熱循環(huán)泵和備用電加熱器中一種或多種，集熱器I和集熱水箱2通過備用集熱循環(huán)泵連通，集熱水箱2和換熱水箱3通過備用加熱循環(huán)泵連通，備用電加熱器設(shè)置在換熱水箱3中。當集熱循環(huán)泵4故障時，備用集熱循環(huán)泵保證集熱器I中的水和集熱水箱2中的水能進行交換，當加熱循環(huán)泵5故障時，備用加熱循環(huán)泵保證集熱水箱2中的水和換熱水箱3中的水能進行交換，確保了太陽能加熱的正常運作。當電加熱器6加熱換熱水箱3中的水不滿足要求(達不到設(shè)定的原油出口溫度最高值)時，備用電加熱器與電加熱器6同時加熱換熱水箱3中的水，提高了電加熱的效果。
[0066]當該裝置包括備用集熱循環(huán)泵時，傳感器組7還包括測量集熱器I和集熱水箱2之間的水管溫度的第七傳感器。當該裝置包括備用加熱循環(huán)泵時，傳感器組7還包括測量換熱水箱溫度的第九傳感器。
[0067]具體地，控制模塊8分別與備用集熱循環(huán)泵、備用加熱循環(huán)泵、第七傳感器、第九傳感器電連接，并當集熱循環(huán)泵4的運行時間達到設(shè)定的水泵自動切換時間(如2分鐘)時，若第七傳感器測得的水管溫度，與集熱循環(huán)泵4開始運行前第七傳感器測得的水管溫度之間的差值小于設(shè)定的溫差閾值(如rc)，則控制備用集熱泵開始運行；在備用集熱循環(huán)泵開始運行之后，當集熱器溫度與集熱水箱溫度之間的差值小于設(shè)定的集熱停止溫差值時，控制備用集熱循環(huán)泵停止運行。
[0068]當加熱循環(huán)泵5的運行時間達到水泵自動切換時間值時，若第九傳感器測得的換熱水箱溫度，與加熱循環(huán)泵開始運行前第九傳感器測得的換熱水箱溫度之間的差值小于溫差閾值，則控制備用加熱循環(huán)泵開始運行；在備用加熱循環(huán)泵開始運行之后，當所述原油出口溫度大于設(shè)定的原油出口溫度最高值時，控制備用加熱循環(huán)泵停止運行。
[0069]當電加熱器6的運行時間達到設(shè)定的第一時間值時，若原油出口溫度小于設(shè)定的原油出口溫度最高值時，控制備用電加熱器開始運行；當備用電加熱器的運行時間達到設(shè)定的第二時間值時，控制備用電加熱器停止運行。
[0070]本實用新型實施例通過控制模塊根據(jù)傳感器組測得的集熱器溫度、集熱水箱溫度、原油出口溫度控制集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵、電加熱器的啟停，進而控制井場原油的溫度，將油溫控制在一定范圍內(nèi)，達到對油溫的精確控制和恒定控制，在保證原油在輸送過程中不結(jié)蠟的情況下，降低能源的消耗。而且集熱器、集熱水箱、換熱水箱、以及電加熱器，與簡易水套爐相比，安全性較高，并且利用太陽能加熱原油，減少了對煤等不可再生資源的消耗和對環(huán)境的污染。
[0071]實施例三
[0072]本實用新型實施例提供了一種井場原油加熱系統(tǒng)，參見圖3，該系統(tǒng)包括至少一個井場原油加熱裝置31和上位機32。井場原油加熱裝置31為實施例一或?qū)嵤├峁┑木畧鲈图訜嵫b置，井場原油加熱裝置31與上位機32通信連接。
[0073]具體地，上位機32可以接收井場原油加熱裝置31的傳感器組測得的數(shù)值、設(shè)定的參數(shù)值、集熱循環(huán)泵的運行情況、加熱循環(huán)泵的運行情況、電加熱器的運行情況、電源模塊的運行情況，向井場原油加熱裝置31發(fā)送參數(shù)值修改指令、集熱循環(huán)泵運行指令、加熱循環(huán)泵運行指令、電加熱器運行指令。
[0074]可選地，井場原油加熱裝置31和上位機32之間的通信接口可以為DTU (DataTransfer Unit,數(shù)據(jù)傳輸單元)或以太網(wǎng)接口。
[0075]容易知道，上位機32可以根據(jù)接收的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)以表格或曲線的形式展現(xiàn)出來。
[0076]進一步地，當上位機還接收到井場原油加熱裝置31的編號時，上位機可以對不止一個井場原油加熱裝置31進行遠程控制。此外，由于井場原油加熱裝置31的編號與井場原油加熱裝置31的地理位置之間的對應(yīng)關(guān)系可以預(yù)先設(shè)定，因此上位機32還可以根據(jù)井場原油加熱裝置31的編號，獲取到井場原油加熱裝置31的地理位置。
[0077]本實用新型實施例通過控制模塊根據(jù)傳感器組測得的集熱器溫度、集熱水箱溫度、原油出口溫度控制集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵、電加熱器的啟停，進而控制井場原油的溫度，將油溫控制在一定范圍內(nèi)，達到對油溫的精確控制和恒定控制，在保證原油在輸送過程中不結(jié)蠟的情況下，降低能源的消耗。而且集熱器、集熱水箱、換熱水箱、以及電加熱器，與簡易水套爐相比，安全性較高，并且利用太陽能加熱原油，減少了對煤等不可再生資源的消耗和對環(huán)境的污染。另外，通過上位機可以對井場原油加熱裝置進行遠程控制，可以對原油溫度進行及時和方便的管理，由于油田區(qū)域廣、位置偏遠的地點，因此可以在一定程度上減少人員的配置。
[0078]上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0079]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
[0080]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種井場原油加熱裝置，其特征在于，所述裝置包括集熱器、儲存所述集熱器收集的太陽能的集熱水箱、與輸油管道中的原油進行熱交換的換熱水箱、集熱循環(huán)泵、加熱循環(huán)泵、電加熱器、傳感器組、控制模塊以及電源模塊； 所述集熱器和所述集熱水箱通過所述集熱循環(huán)泵連通，所述集熱水箱和所述換熱水箱通過所述加熱循環(huán)泵連通，所述換熱水箱設(shè)置在所述輸油管道的外部，所述電加熱器設(shè)置在所述換熱水箱中； 所述傳感器組包括測量所述集熱器溫度的第一傳感器、測量所述集熱水箱溫度的第二傳感器、以及測量所述原油出口溫度的第三傳感器； 所述控制模塊分別與所述第一傳感器、所述第二傳感器、所述第三傳感器、所述集熱循環(huán)泵、所述加熱循環(huán)泵和所述電加熱器電連接，并根據(jù)所述第一傳感器測得的所述集熱器溫度和所述第二傳感器測得的所述集熱水箱溫度控制所述集熱循環(huán)泵的啟停，根據(jù)所述第二傳感器測得的集熱水箱溫度和所述第三傳感器測得的所述原油出口溫度控制所述加熱循環(huán)泵的啟停和所述電加熱器的啟停； 所述電源模塊分別與所述控制模塊、所述集熱循環(huán)泵、所述加熱循環(huán)泵和所述電加熱器電連接，并為所述控制模塊、所述集熱循環(huán)泵、所述加熱循環(huán)泵、以及所述電加熱器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器組還包括測量原油入口溫度的第四傳感器和測量環(huán)境溫度的第五傳感器，所述控制模塊還分別與所述第四傳感器、所述第五傳感器電連接，并根據(jù)所述第四傳感器測得的原油入口溫度和所述第五傳感器測得的環(huán)境溫度設(shè)置所述原油出口溫度最高值和所述原油出口溫度最低值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器組還包括測量所述集熱水箱水位的第六傳感器和報警模塊，所述控制模塊還分別與所述第六傳感器、所述報警模塊電連接，并當所述第六傳感器測得的所述集熱水箱水位低于設(shè)定的水箱低水位報警值時，或當所述第六傳感器測得的所述 集熱水箱水位高于設(shè)定的水箱高水位報警值時，控制所述報警模塊發(fā)出報警信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器組還包括測量所述集熱器與所述集熱水箱之間的水管溫度的第七傳感器，所述控制模塊還與所述第七傳感器電連接，并當所述第七傳感器測得的所述水管溫度小于設(shè)定的系統(tǒng)防凍開啟溫度值時，控制所述集熱循環(huán)泵開始運行，當所述集熱循環(huán)泵的運行時間達到設(shè)定的系統(tǒng)防凍開啟時間值時，控制所述集熱循環(huán)泵停止運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括伴熱帶，所述伴熱帶設(shè)置在所述水管上，所述控制模塊還與所述伴熱帶電連接，并當所述第七傳感器測得的所述水管溫度小于設(shè)定的伴熱帶工作溫度值時，控制所述伴熱帶開始運行，當所述伴熱帶的運行時間達到設(shè)定的伴熱帶開啟時間值時，控制所述伴熱帶停止運行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括柜體和柜體加熱器，所述控制模塊位于所述柜體中，所述控制模塊還與所述柜體加熱器電連接； 所述傳感器組還包括測量所述柜體溫度的第八傳感器，所述控制模塊還與所述第八傳感器電連接，并當所述第八傳感器測得的所述柜體溫度小于設(shè)定的柜體開啟溫度值時，控制所述柜體加熱器開始運行，在所述柜體加熱器開始運行之后，當所述第八傳感器測得的所述柜體溫度大于設(shè)定的柜體加熱器關(guān)閉溫度值時，控制所述柜體加熱器停止運行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括顯示模塊、輸入模塊和報警模塊中的一種或多種，所述顯示模塊顯示所述傳感器組測得的數(shù)值、設(shè)定的參數(shù)值、所述集熱循環(huán)泵的運行情況、所述加熱循環(huán)泵的運行情況、以及所述電加熱器的運行情況，所述輸入模塊接收人工指令，所述報警模塊在所述控制模塊的控制下進行報警，所述控制模塊還分別與所述顯示模塊、所述輸入模塊、所述報警模塊電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括備用電加熱器，所述備用電加熱器設(shè)置在所述換熱水箱中，所述控制模塊還與所述備用電加熱器電連接，并當所述電加熱器的運行時間達到設(shè)定的第一時間值時，若所述原油出口溫度小于設(shè)定的原油出口溫度最高值時，控制所述備用電加熱器開始運行，當所述備用電加熱器的運行時間達到設(shè)定的第二時間值時，控制所述備用電加熱器停止運行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括備用集熱循環(huán)泵，所述傳感器組還包括測量所述集熱器與所述集熱水箱之間的水管溫度的第七傳感器，和/或所述裝置還包括備用加熱循環(huán)泵，所述傳感器組還包括測量換熱水箱溫度的第九傳感器，所述集熱器和所述集熱水箱通過所述備用集熱循環(huán)泵連通，所述集熱水箱和所述換熱水箱通過所述備用加熱循環(huán)泵連通，所述控制模塊還分別與所述備用集熱循環(huán)泵、所述備用加熱循環(huán)泵、所述第七傳感器、所述第九傳感器電連接，并當所述集熱循環(huán)泵的運行時間達到設(shè)定的水泵自動切換時間值時，若所述第七傳感器測得的所述水管溫度，與所述集熱循環(huán)泵開始運行前所述第七傳感器測得的所述水管溫度之間的差值小于設(shè)定的溫差閾值，則控制所述備用集熱泵開始運行， 在所述備用集熱循環(huán)泵開始運行之后，當所述集熱器溫度與所述集熱水箱溫度之間的差值小于設(shè)定的集熱停止溫差值時，控制所述備用集熱循環(huán)泵停止運行， 當所述加熱循環(huán)泵的運行時間達到所述水泵自動切換時間值時，若所述第九傳感器測得的所述換熱水箱溫度，與所述加熱循環(huán)泵開始運行前所述第九傳感器測得的所述換熱水箱溫度之間的差值小于所述溫差閾值，則控制所述備用加熱循環(huán)泵開始運行， 在所述備用加熱循環(huán)泵開始運行之后，當所述原油出口溫度大于設(shè)定的換熱溫度最高值時，或在所述電加熱器開始運行之后，控制所述備用加熱循環(huán)泵停止運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電源模塊包括主電源、備用電源、以及電源管理單元，所述電源管理模塊分別與所述主電源、所述備用電源、所述控制模塊連接；當所述主電源故障時，所述電源管理單元切換所述備用電源供電。
11.一種井場原油加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括至少一個井場原油加熱裝置和上位機，所述井場原油加熱裝置為如權(quán)利要求1-10任一項所述的井場原油加熱裝置，所述井場原油加熱裝置與所述上位機通信連接。
【文檔編號】E21B36/00GK203515479SQ201320563269
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】楊會豐, 曾亞勤, 王林平, 魏立軍, 劉一山, 常振武, 張倩, 王曼, 覃川, 晏耿成, 黃娟, 古正富 申請人:中國石油天然氣股份有限公司