專利名稱：油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
油氣儲運連接著石油工業(yè)內(nèi)部產(chǎn)、運、銷的各個環(huán)節(jié)，其對從業(yè)人員的知識和技能的共性要求越來越多、適應性的要求也愈來愈強，操作人員一個小小的失誤或不慎，有可能引發(fā)嚴重的質(zhì)量事故或安全事故，為國家和人民帶來重大的損失，因此油氣儲運從業(yè)人員的上崗知識培訓和專業(yè)技能培訓就顯得十分重要，但由于幾乎所有的油氣儲運現(xiàn)場和設施都分布在野外，不可能將培訓放到現(xiàn)場進行，如果僅依靠常規(guī)的課堂教學或?qū)嶒炇也僮鳎捎谌狈π蜗蟊普?、直觀生動的輔助手段和方式，不免陷入簡單枯燥的尷尬局面，培訓難以達到預期的效果。目前的油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)都只能通過界面操作來仿真原油長輸?shù)墓に嚵鞒蹋潮P上的設施是固定不可調(diào)節(jié)的，例如閥門的調(diào)節(jié)，只能在操作界面上選擇“打開”或者“關(guān)閉”閥門，學員不能親自動手去調(diào)節(jié)沙盤上的閥門，教學培訓缺乏必要的真實感，進一步來說，因為沙盤上的設施不可以調(diào)節(jié)，仿真程序也就不能動態(tài)地反映操作的實際效果，培訓同樣難以實現(xiàn)預想的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)的不足，提供一種新型的油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法采用沙盤和動畫等形式，直觀、生動、 逼真地模擬原油長輸?shù)墓に嚵鞒?，讓學員具有身臨其境的感覺，提高培訓效果，降低培訓成本。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)，它包括沙盤、觸摸屏和流程板，沙盤上設有油氣儲運設備以及連接儲運設備的管道，儲運設備的進出口管道中設置有控制閥和LED燈帶，沙盤下設有PLC控制器，PLC控制器的輸入與控制閥連接，PLC控制器的輸出與LED燈帶連接，同時PLC控制器與觸摸屏內(nèi)的計算機連接，計算機與流程板連接；所述的儲運設備按功能分布于首站、泵到泵輸送中間站、罐到罐輸送中間站和輸油末站內(nèi)，其中首站內(nèi)設有至少一個加熱爐、至少一個離心泵、清管器接收筒、清管器發(fā)送筒、至少一個原油儲罐、至少四個過濾器和至少四個孔板流量計；泵到泵輸送中間站內(nèi)設有至少一個加熱爐、至少一個離心泵、清管器接收筒、清管器發(fā)送筒、原油儲罐和過濾器；罐到罐輸送中間站內(nèi)設有至少一個加熱爐、至少一個離心泵、清管器接收筒、清管器發(fā)送筒、原油儲罐和至少一個過濾器；原油輸送末站內(nèi)設有至少一個加熱爐、至少一個離心泵、清管器接收筒、至少一個原油儲罐和至少一個過濾器。本發(fā)明所述的加熱爐為臥式加熱爐。本發(fā)明所述的流程板為液晶顯示器。油氣儲運原油長輸模擬方法，它包括以下步驟(1)設置一個用于模擬原油長輸工藝流程的沙盤、用于采集沙盤上管路狀態(tài)的PLC控制器、用于對PLC控制器實施控制的觸摸屏和展示模擬效果的流程板，沙盤上設有若干儲運設備，儲運設備之間用管道連接起來，在每個儲運設備的進出口管道中分別設置有控制閥和LED燈帶，PLC控制器通過采集控制閥狀態(tài)及儲運設備運行狀態(tài)控制進出口管道內(nèi)LED 燈帶流向，以模擬進出口管道內(nèi)流質(zhì)的流動方向；
(2)觸摸屏上運行一個原油長輸仿真程序，操作人員根據(jù)仿真程序的指示打開或關(guān)閉模擬沙盤上的一個或多個控制閥，仿真程序?qū)崟r采集管路狀態(tài)的變化，同時根據(jù)管路狀態(tài)的變化變換工藝流程并實時地將運行流程以動畫的形式展現(xiàn)在流程板上。本發(fā)明所述的仿真程序包括流程演示、流程操作步驟，其中，所述的流程演示包括首站流程、中間站密閉輸送流程、中間站管道管和末站流程子步驟，所述的流程操作同樣包括首站流程、中間站密閉輸送流程、中間站管道管和末站流程子步驟。本發(fā)明采用沙盤和動畫等形式直觀、生動、逼真地模擬原油長輸?shù)墓に嚵鞒?，學員在沙盤上所作的操作是否恰當也可以動態(tài)、實時和交互式地展示在流程板上，讓學員具有身臨其境的感覺，提高了培訓效果，降低了培訓成本。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框2為本發(fā)明的首站結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明的泵到本輸送中間站結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明的罐到罐輸送中間站結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明的輸油末站結(jié)構(gòu)示意6為首站正輸流程7為來油到罐流程8為首站站內(nèi)循環(huán)流程9為首站倒灌流程10為中間站密閉輸送正輸流程11為中間站密閉輸送全越站流程12為中間站密閉輸送熱力越站流程13為中間站旁接油罐正輸流程14為中間站旁接油罐全越站流程15為中間站旁接油罐壓力越站流程16為末站正輸流程17為末站倒罐流程18為末站收油流程圖
圖中，1-加熱爐，2-離心泵，3-清管器接收筒，4-清管器發(fā)送筒，5-原油儲罐，6-過濾器，7-孔板流量計。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案如圖1所示，油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)，它包括沙盤、觸摸屏和流程板，沙盤下設有 PLC控制器，PLC控制器分別與沙盤和觸摸屏內(nèi)部的計算機連接，計算機與外部流程板連接。沙盤上設有油氣儲運設備以及連接儲運設備的管道，儲運設備的進出口管道中設置有控制閥，閥組與PLC控制器連接。沙盤上設有油氣儲運設備以及連接儲運設備的管道，儲運設備的進出口管道中設置有控制閥，儲運設備按功能分布于首站、泵到泵輸送中間站、罐到罐輸送中間站和輸油末站內(nèi)。如圖2所示，首站內(nèi)設有兩個加熱爐1、兩個離心泵2、一套清管器接收筒3、一套清管器發(fā)送筒4、三個原油儲罐5、七個過濾器6和七個孔板流量計7。如圖3所示，泵到泵輸送中間站內(nèi)設有兩個加熱爐1、三個離心泵2、一套清管器接收筒3、一套清管器發(fā)送筒4、一個原油儲罐5和一個過濾器6。如圖4所示，罐到罐輸送中間站內(nèi)設有兩個加熱爐1、三個離心泵2、一套清管器接收筒3、一套清管器發(fā)送筒4、一個原油儲罐5和三個過濾器6。如圖5所示，原油輸送末站內(nèi)設有兩個加熱爐1、兩個離心泵2、一套清管器接收筒 3、四個原油儲罐5和兩個過濾器6。其中加熱爐用于加熱需要輸送的原油；離心泵用于加壓輸送原油；過濾器用于過濾原油中的顆粒雜質(zhì)；孔板流量計用于計量原油流量；清管球接收筒用于接收上站來的清管器；清管球發(fā)送筒用于將清管器發(fā)送到下游場站；原油儲罐在上站來油超出本站輸送能力或發(fā)生緊急事故時，用于臨時儲存上站來油。油氣儲運原油長輸模擬方法，它包括以下步驟
(1)設置一個用于模擬原油長輸工藝流程的沙盤、用于采集沙盤上管路狀態(tài)的PLC控制器、用于對PLC控制器實施控制的觸摸屏和展示模擬效果的流程板，沙盤上設有若干儲運設備，儲運設備之間用管道連接起來，在每個儲運設備的進出口管道中分別設置有控制閥和LED燈帶，PLC控制器通過采集控制閥狀態(tài)及儲運設備運行狀態(tài)控制管道內(nèi)燈帶流向， 以模擬進出口管道內(nèi)流質(zhì)的流動方向；
(2)觸摸屏上運行一個原油長輸仿真程序，操作人員根據(jù)仿真程序的指示打開或關(guān)閉模擬沙盤上的一個或多個控制閥，仿真程序?qū)崟r采集管路狀態(tài)的變化，同時根據(jù)管路狀態(tài)的變化變換工藝流程并實時地將運行流程以動畫的形式展現(xiàn)在流程板上。仿真程序包括流程演示、流程操作步驟，其中，所述的流程演示包括首站流程、中間站密閉輸送流程、中間站管道管和末站流程子步驟，所述的流程操作同樣包括首站流程、 中間站密閉輸送流程、中間站管道管和末站流程子步驟。流程演示和流程操作的區(qū)別在于流程演示只能演示工藝流程，演示過程中不受外部干預，是單向的，而流程操作則根據(jù)操作的實際情況展示工藝過程，是交互式的。首站流程包括首站正輸、首站反輸、首站來油到罐、首站站內(nèi)循環(huán)和首站倒灌等原油長輸流程，其中如圖6，首站正輸流程的具體操作步驟如下
(1)打開首站出口閥；
(2)打開兩個站出口孔板流量計7的出口閥；
(3)打開兩個站出口孔板流量計7的入口閥；(4)打開兩個離心泵2的出口閥；
(5)打開兩個離心泵2的入口閥；
(6)打開兩個加熱爐1的兩個出口閥；
(7)打開兩個加熱爐1的四個入口閥；
(8)打開加熱爐1與站入口孔板流量計7之間的兩個閥室流向控制閥；
(9)打開站入口孔板流量計7的出口閥；
(10)打開站入口孔板流量計7的入口閥；
(11)打開首站入口閥；
(12)打開兩個離心泵2；
(13)打開兩個加熱爐1。如圖7，來油到罐流程的具體操作步驟如下
(1)打開兩個儲罐的入口閥；
(2)打開儲罐與站出口孔板流量計7之間的兩個閥室流向控制閥；
(3)打開兩個站出口孔板流量計7的出口閥；
(4)打開兩個站出口孔板流量計7的入口閥；
(5)打開首站入口閥。如圖8，首站站內(nèi)循環(huán)流程的具體操作步驟如下
(1)打開一個儲罐的入口閥；
(2)開對應的閥室流向控制閥；
(3)打開兩個站出口孔板流量計7的出口閥；
(4)打開兩個站出口孔板流量計7的入口閥；
(5)打開站出口孔板流量計7與站入口孔板流量計之間的越站閥門；
(6)打開兩個站入口孔板流量計7的出口閥；
(7)打開兩個站入口孔板流量計7的入口閥；
(8)打開泵出口閥；
(9)打開兩個離心泵2的出口閥；
(10)打開兩個離心泵2的入口閥；
(11)打開兩個加熱爐1的兩個出口閥；
(12)打開兩個加熱爐1的兩個入口閥；
(13)打開加熱爐1與站入口孔板流量計7之間相應的閥室流向控制閥；
(14)打開另一個儲罐的出口閥；
(15)打開兩個離心泵2；
(16)打開兩個加熱爐1。如圖9，首站倒灌流程的具體操作步驟如下
(1)打開一個儲罐的入口閥；
(2)打開對應的閥室流向控制閥；
(3)打開泵出口閥；
(4)打開兩個離心泵2的出口閥；
(5)打開兩個離心泵2的入口閥；(6)打開兩個加熱爐1的出口閥；
(7)打開兩個加熱爐1的入口閥；
(8)打開對應的閥室流向控制閥；
(9)打開另一個儲罐的出口閥；
(10)打開兩個離心泵2；
(11)打開兩個加熱爐1。中間站密閉輸送流程包括中間站密閉輸送正輸、中間站密閉輸送反輸、中間站密閉輸送全越戰(zhàn)、中間站密閉輸送熱力越站、中間站密閉輸送壓力越站和中間站密閉輸送站內(nèi)循環(huán)等原油長輸流程，其中如圖10，中間站密閉輸送正輸流程的具體操作步驟如下
(1)打開中間密閉站出口閥；
(2)打開對應的閥室流向控制閥及離心泵2的出口總閥；
(3)打開三個離心泵2的入口閥和出口閥；
(4)打開兩個加熱爐1的兩個出口閥；
(5)打開兩個加熱爐1的四個入口閥；
(6)打開對應調(diào)壓閥出口閥；
(7)打開對應調(diào)壓閥；
(8)打開對應調(diào)壓閥入口閥；
(9)打開加熱爐1入口總閥；
(10)打開中間密閉站入口閥；
(11)打開三個離心泵2；
(12)打開兩個加熱爐1。如圖11，中間站密閉輸送全越站流程的具體操作步驟如下
(1)打開中間密閉站出口閥；
(2)打開對應調(diào)壓閥出口閥；
(3)打開對應調(diào)壓閥；
(4)打開對應調(diào)壓閥入口閥；
(5)打開中間密閉站入口閥。如圖12，中間站密閉輸送熱力越站流程的具體操作步驟如下
(1)打開中間密閉站出口閥；
(2)打開對應的閥室流向控制閥及離心泵2的出口總閥；
(3)打開三個離心泵2的入口閥和出口閥；
(4)打開對應調(diào)壓閥出口閥；
(5)打開對應調(diào)壓閥；
(6)打開對應調(diào)壓閥入口閥；
(7)打開中件站密閉輸送入口閥；
(8)打開三個離心泵2。中間站罐到罐流程包括中間站旁接油罐正輸、中間站旁接油罐反輸、中間站旁接油罐全越站、中間站旁接油罐壓力越站、中間站旁接油罐熱力越站、中間站旁接油罐站內(nèi)循環(huán)和中間站旁接油罐反輸壓力越站等原油長輸流程，其中如圖13，中間站旁接油罐正輸流程的具體操作步驟如下
(1)打開中間站旁接輸送出口閥；
(2)打開加熱爐1出口總閥；
(3)打開兩個加熱爐1的兩個出口閥和四個入口閥；
(4)打開三個離心泵2的入口閥和出口閥；
(5)打開一個儲罐入口閥；
(6)打開進站隔斷閥；
(7)打開中間旁接輸送入口閥；
(8)打開兩個加熱爐1；
(9)打開三個離心泵2。如圖14，中間站旁接油罐全越站流程的具體操作步驟如下
(1)打開中間站旁接輸送出口閥；
(2)打開全越站閥；
(3)打開中間站旁接輸送入口閥。如圖15，中間站旁接油罐壓力越站流程的具體操作步驟如下
(1)打開中間旁接輸送出口閥；
(2)打開加熱爐1出口總閥；
(3)打開兩個加熱爐1的兩個出口閥和四個入口閥；
(4)打開壓力越站閥；
(5)打開儲罐入口閥；
(6)打開進站隔斷閥；
(7)打開中間旁接輸送入口閥；
(8)打開兩個加熱爐1。末站流程包括末站正輸、末站倒灌和末站收油等原油長輸流程，其中如圖16，末站正輸流程的具體操作步驟如下
(1)打開末站出口閥；
(2)打開兩個加熱爐1的兩個出口閥和四個入口閥；
(3)打開兩個離心泵2的入口閥和出口閥；
(4)打開對應的兩個閥室流向控制閥；
(5)打開閥室總閥；
(6)打開末站入口閥；
(7)打開兩個加熱爐1；
(8)打開兩個離心泵2。如圖17，末站倒罐流程的具體操作步驟如下
(1)打開一個儲罐的入口閥；
(2)打開對應的閥室流向控制閥；
(3)打開閥室總閥；
(4)打開全越站閥；
(5)打開兩個加熱爐1的兩個出口閥和四個入口閥；(6)打開兩個離心泵2的出口閥和入口閥；
(7)打開與儲罐入口閥對應的一個閥室流向控制閥；
(8)打開另一個儲罐出口閥；
(9)打開兩個加熱爐1；
(10)打開兩個離心泵2。 如圖18，末站收油流程的具體操作步驟如下
(1)打開四個儲罐的入口閥；
(2)打開分別與儲罐入口閥對應的閥室流向控制閥；
(3)打開閥室總閥；
(4)打開末站入口閥。
權(quán)利要求
1.油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)，其特征在于它包括沙盤、觸摸屏和流程板，沙盤上設有油氣儲運設備以及連接儲運設備的管道，儲運設備的進出口管道中設置有控制閥和LED 燈帶，沙盤下設有PLC控制器，PLC控制器的輸入與控制閥連接，PLC控制器的輸出與LED燈帶連接，PLC控制器與觸摸屏內(nèi)的計算機連接，計算機與流程板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的儲運設備按功能分布于首站、泵到泵輸送中間站、罐到罐輸送中間站和輸油末站內(nèi)，其中首站內(nèi)設有至少一個加熱爐(1)、至少一個離心泵(2)、清管器接收筒(3)、清管器發(fā)送筒(4)、至少一個原油儲罐(5)、至少四個過濾器(6)和至少四個孔板流量計(7)；泵到泵輸送中間站內(nèi)設有至少一個加熱爐(1)、至少一個離心泵(2)、清管器接收筒(3)、清管器發(fā)送筒(4)、原油儲罐 (5)和過濾器(6);罐到罐輸送中間站內(nèi)設有至少一個加熱爐(1)、至少一個離心泵(2)、清管器接收筒(3)、清管器發(fā)送筒(4)、原油儲罐(5)和至少一個過濾器(6)；原油輸送末站內(nèi)設有至少一個加熱爐(1)、至少一個離心泵(2)、清管器接收筒(3)、至少一個原油儲罐(5) 和至少一個過濾器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的加熱爐(1) 為臥式加熱爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的流程板為液晶顯示器。
5.油氣儲運原油長輸模擬方法，其特征在于它包括以下步驟(1)設置一個用于模擬原油長輸工藝流程的沙盤、用于采集沙盤上管路狀態(tài)的PLC控制器、用于對PLC控制器實施控制的觸摸屏和展示模擬效果的流程板，沙盤上設有若干儲運設備，儲運設備之間用管道連接起來，在每個儲運設備的進出口管道中分別設置有控制閥和LED燈帶，PLC控制器通過采集控制閥狀態(tài)及儲運設備運行狀態(tài)控制管道內(nèi)LED燈帶流向，以模擬進出口管道內(nèi)流質(zhì)的流動方向；(2)觸摸屏上運行一個原油長輸仿真程序，操作人員根據(jù)仿真程序的指示打開或關(guān)閉模擬沙盤上的一個或多個控制閥，仿真程序?qū)崟r采集管路狀態(tài)的變化，同時根據(jù)管路狀態(tài)的變化變換工藝流程并實時地將運行流程以動畫的形式展現(xiàn)在流程板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣儲運原油長輸模擬方法，其特征在于所述的仿真程序包括流程演示、流程操作步驟，其中，所述的流程演示包括首站流程、中間站密閉輸送流程、 中間站管道管和末站流程子步驟，所述的流程操作同樣包括首站流程、中間站密閉輸送流程、中間站管道管和末站流程子步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油氣儲運原油長輸模擬系統(tǒng)及方法，它包括沙盤、觸摸屏和流程板，沙盤上設有油氣儲運設備以及連接儲運設備的管道，儲運設備的進出口管道中設置有控制閥和LED燈帶，沙盤下設有PLC控制器，PLC控制器的輸入與控制閥連接，PLC控制器的輸出與LED燈帶連接，PLC控制器還與觸摸屏內(nèi)的計算機連接，計算機與流程板連接；儲運設備按功能分布于首站、泵到泵輸送中間站、罐到罐輸送中間站和輸油末站內(nèi)。本發(fā)明采用沙盤和動畫等形式直觀、生動、逼真地模擬原油長輸?shù)墓に嚵鞒蹋瑢W員在沙盤上所作的操作是否恰當也可以動態(tài)、實時和交互式地展示在流程板上，讓學員具有身臨其境的感覺，提高了培訓效果，降低了培訓成本。
文檔編號F17D1/14GK102313135SQ20111008384
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者丁鵬, 周瑞東, 張靜, 梅大成, 王世元, 胡衛(wèi)東, 賈月樂, 鄭巧, 陳利學, 龔捷 申請人:成都盛特石油裝備模擬技術(shù)開發(fā)有限公司