本發(fā)明涉及加油設(shè)備控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種遠(yuǎn)距離油液輸送精確計(jì)量控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)加油機(jī)采用一體化設(shè)計(jì)，布局緊湊，隨著信息化程度的日益提高，其可拓展性的不足制約了加油站的規(guī)劃和發(fā)展。為了增加加油機(jī)的可拓展性，可以設(shè)計(jì)一種遠(yuǎn)距離油液輸送模式，將油液輸送動(dòng)力泵、計(jì)量單元與受油終端分開，計(jì)量單元放置在遠(yuǎn)離加油島的區(qū)域，加油島區(qū)域只有受油終端。受油終端的瘦身增強(qiáng)了油站布局的靈活性，提高了土地面積的有效利用率，并可拓展一系列非加油業(yè)務(wù)，以滿足加油站信息化建設(shè)的需求。但是遠(yuǎn)距離輸油存在液壓沖擊的問題，系統(tǒng)給受油容器加油結(jié)束后，油槍關(guān)閉，液流突然停止，由于流動(dòng)液體和運(yùn)動(dòng)部件慣性的作用，它的運(yùn)動(dòng)能量變成由停止點(diǎn)開始的高壓波，并在管路系統(tǒng)內(nèi)來回傳遞，也就是所謂的水錘現(xiàn)象。影響液壓沖擊大小的主要因素為從計(jì)量單元到油槍口的距離，距離越遠(yuǎn)沖擊越大，液壓沖擊會(huì)造成很多不利影響，計(jì)量單元的前后兩段管路內(nèi)產(chǎn)生壓差，會(huì)使油液推動(dòng)流量計(jì)反轉(zhuǎn)，影響計(jì)量精度；沖擊壓力超過油槍閥門的封閉壓力，會(huì)多發(fā)油；不管是油液回流還是多發(fā)，下一筆加油時(shí)都會(huì)出現(xiàn)提槍走數(shù)的現(xiàn)象。因此，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸油就必須解決精確計(jì)量和防止液壓沖擊的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種遠(yuǎn)距離油液輸送精確計(jì)量控制系統(tǒng)及控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離輸油過程中的油量精確計(jì)量并能有效防止液壓沖擊。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
設(shè)計(jì)一種遠(yuǎn)距離油液輸送精確計(jì)量控制系統(tǒng)，包括控制單元以及由埋地輸油管線依次連接的儲(chǔ)油單元、計(jì)量單元和受油終端；
所述儲(chǔ)油單元包括油罐和潛油泵；所述計(jì)量單元包括依次設(shè)置在輸油管路上的過濾器、平衡閥、第一電磁閥和流量測量變換器；所述受油終端包括油槍、輸油膠管和設(shè)置在輸油膠管前端的第二電磁閥；
所述控制單元包括主控制器，所述潛油泵、平衡閥、第一電磁閥、第二電磁閥、油槍分別與所述主控制器對應(yīng)連接；所述流量測量變換器通過編碼器與所述主控制器對應(yīng)連接。
優(yōu)選的，所述第一電磁閥、第二電磁閥均為雙流量防爆電磁閥，包括大流量閥和小流量閥。
優(yōu)選的，所述第一電磁閥的流量大于第二電磁閥的流量。
優(yōu)選的，所述平衡閥包括主閥和副閥。
優(yōu)選的，所述輸油膠管為導(dǎo)靜電輸油膠管。
本發(fā)明還涉及一種使用上述控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離油液輸送精確計(jì)量控制方法，包括下列步驟：
（1）打開油槍開關(guān)，主控制器收到油槍的開關(guān)信號后打開第一電磁閥、第二電磁閥，同時(shí)向潛油泵控制器發(fā)送供油信號，啟動(dòng)潛油泵供油；
（2）油罐中的高壓油被潛油泵泵出，通過埋地輸油管線輸送至計(jì)量單元，油液通過過濾器進(jìn)入流量測量變換器推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，流量測量變換器帶動(dòng)編碼器中的分度盤，并將產(chǎn)生的脈沖電信號傳送給主控制器，主控制器對脈沖電信號進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)輸油量的計(jì)量和控制；
（3）經(jīng)過計(jì)量的油液通過導(dǎo)靜電輸油膠管，由油槍向機(jī)外受油設(shè)備供油；供油過程分為大流量供油和小流量供油，在大流量供油時(shí)，第一電磁閥、第二電磁閥的大小流量閥全部打開；當(dāng)加油量接近預(yù)置量時(shí)，主控制器發(fā)出關(guān)閉大流量閥的信號，第一電磁閥、第二電磁閥的大流量閥均關(guān)閉，小流量閥繼續(xù)工作，達(dá)到預(yù)置量時(shí)，主控制器發(fā)出關(guān)閉小流量閥的信號，第一電磁閥、第二電磁閥的小流量閥均關(guān)閉，完成加油。
優(yōu)選的，所述步驟（2）中，油液通過過濾器后需要經(jīng)過平衡閥，所述平衡閥包括主閥和副閥，主閥控制油液只能朝一個(gè)方向流動(dòng)，防止油液回流，當(dāng)油液流過平衡閥時(shí)，推動(dòng)主閥，閥芯打開，油液流向受油終端；加油完畢后主閥反向關(guān)閉防止油液回流。
優(yōu)選的，所述平衡閥副閥用于防止油液壓力沖擊，當(dāng)加油機(jī)正常工作時(shí)，副閥是關(guān)閉的，在加油機(jī)停機(jī)時(shí)，若環(huán)境溫度升高，平衡閥后端油液受熱膨脹，壓力升高，當(dāng)壓力大于0.3mpa時(shí)，副閥的鋼球向下移動(dòng)，副閥打開，使膨脹的油液回流，以降低平衡閥后端油液的壓力；當(dāng)平衡閥后端油液的壓力降至0.3mpa時(shí)，鋼球歸位，副閥關(guān)閉，確保平衡閥后端油液壓力不超過0.3mpa。
優(yōu)選的，所述步驟（3）中，當(dāng)預(yù)置量剩余0.3～0.5l時(shí)，關(guān)閉兩個(gè)電磁閥的大流量閥。
本發(fā)明的有益效果在于：
1.本發(fā)明將傳統(tǒng)加油機(jī)分割為計(jì)量單元和受油終端兩個(gè)單元，并拉開距離，計(jì)量單元放置在遠(yuǎn)離加油島的區(qū)域，大大縮小受油終端的體積。將油液輸送動(dòng)力泵、計(jì)量單元與受油終端分開，計(jì)量單元放置在遠(yuǎn)離加油島的區(qū)域，加油島區(qū)域只有受油終端，使得受油終端占用的面積大大減小，這就有效增強(qiáng)了加油站布局的靈活性，提高了土地面積的有效利用率，并可拓展一系列非油業(yè)務(wù)，以滿足加油站信息化建設(shè)的需求。
2.本系統(tǒng)在非加油狀態(tài)下油路分為兩段，潛油泵出油口至流量測量變換器之間為第一段，流量測量變換器至油槍為第二段。當(dāng)系統(tǒng)給受油容器加油結(jié)束后，電磁閥、油槍關(guān)閉，液流突然停止，由于流動(dòng)液體和運(yùn)動(dòng)部件慣性的作用，它的運(yùn)動(dòng)能量變成由停止點(diǎn)開始的高壓波，并在管路系統(tǒng)內(nèi)來回傳遞，產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。第一段油液可以經(jīng)潛油泵卸壓，并保持潛油泵設(shè)定的背壓壓力；第二段油液會(huì)沖擊油槍和流量測量變換器，本發(fā)明在流量測量變換器之前設(shè)置平衡閥，能夠防止因第二段壓力高于第一段而引起油液回流，平衡閥的主閥控制油液只能朝一個(gè)方向流動(dòng)，防止油液回流；起到一定的穩(wěn)壓作用，減緩沖擊，副閥則起到防止提槍跳數(shù)和壓力沖擊的作用；流量測量變換器前端設(shè)置第一電磁閥，在加油時(shí)能夠按設(shè)置的預(yù)置量提前關(guān)閉大流量閥，能夠防止油液過沖影響流量測量變換器的計(jì)量精度。
3.為了防止第二段油液在加油結(jié)束后產(chǎn)生沖擊壓力，避免因沖擊壓力高于油槍的開啟壓力而產(chǎn)生多出油的問題，在受油終端設(shè)置了第二電磁閥，與第一電磁閥聯(lián)動(dòng)，同時(shí)按設(shè)置的預(yù)置量提前關(guān)閉大流量閥，從而有效消除輸油膠管、油槍內(nèi)的壓力沖擊，解決了加油結(jié)束后多出油的問題。
4.遠(yuǎn)距離油液輸送的液壓沖擊高于傳統(tǒng)加油機(jī)，且計(jì)量單元之后的油液已經(jīng)計(jì)量，不允許釋放，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸油過程中的精確計(jì)量和壓力控制，本發(fā)明在流量測量變換器之前設(shè)置平衡閥、第一電磁閥，在受油終端設(shè)置第二電磁閥，并可適當(dāng)加大兩個(gè)電磁閥的主閥關(guān)閉提前量，從而有效控制壓力沖擊，削弱其對各部件的不利影響，實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量。解決了遠(yuǎn)距離輸油壓力沖擊大、無法實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量的問題，為遠(yuǎn)距離輸油技術(shù)的發(fā)展提供了自動(dòng)化控制和精確計(jì)量的技術(shù)支持。
附圖說明
圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)距離油液輸送精確計(jì)量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，a為儲(chǔ)油單元，b為計(jì)量單元，c為受油終端；1為油罐，2為潛油泵；3為過濾器，4為平衡閥，5為第一電磁閥，6為流量測量變換器；7為油槍，8為第二電磁閥；9為受油設(shè)備。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但以下實(shí)施例只是用來詳細(xì)說明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。在以下實(shí)施例中所涉及的儀器設(shè)備如無特別說明，均為常規(guī)儀器設(shè)備。
實(shí)施例1：一種遠(yuǎn)距離油液輸送精確計(jì)量控制系統(tǒng)，包括控制單元以及由埋地輸油管線依次連接的儲(chǔ)油單元、計(jì)量單元和受油終端；所述儲(chǔ)油單元包括油罐和潛油泵；所述計(jì)量單元包括依次設(shè)置在輸油管路上的過濾器、平衡閥、第一電磁閥和流量測量變換器；所述受油終端包括油槍、導(dǎo)靜電輸油膠管和設(shè)置在該導(dǎo)靜電輸油膠管前端的第二電磁閥；所述控制單元包括主控制器，所述潛油泵、平衡閥、第一電磁閥、第二電磁閥、油槍分別與所述主控制器對應(yīng)連接；所述流量測量變換器通過編碼器與所述主控制器對應(yīng)連接。
其中，所述第一電磁閥、第二電磁閥均為雙流量防爆電磁閥，包括大流量閥和小流量閥，且所述第一電磁閥的流量大于第二電磁閥的流量。所述平衡閥包括主閥和副閥。
實(shí)施例2：一種使用實(shí)施例1中該控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離油液輸送精確計(jì)量控制方法，包括下列步驟：
（1）打開油槍開關(guān)，主控制器收到油槍的開關(guān)信號后打開第一電磁閥、第二電磁閥，同時(shí)向潛油泵控制器發(fā)送供油信號，啟動(dòng)潛油泵供油。
（2）油罐中的高壓油被潛油泵泵出，通過埋地輸油管線輸送至計(jì)量單元，油液通過過濾器進(jìn)入流量測量變換器推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，流量測量變換器帶動(dòng)編碼器中的分度盤，并將產(chǎn)生的脈沖電信號傳送給主控制器，主控制器對脈沖電信號進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)輸油量的計(jì)量和控制。
油液通過過濾器后需要經(jīng)過平衡閥，所述平衡閥包括主閥和副閥，主閥控制油液只能朝一個(gè)方向流動(dòng)，防止油液回流，當(dāng)油液流過平衡閥時(shí)，推動(dòng)主閥，閥芯打開，油液流向受油終端；加油完畢后主閥反向關(guān)閉防止油液回流。所述平衡閥副閥用于防止油液壓力沖擊，當(dāng)加油機(jī)正常工作時(shí)，副閥是關(guān)閉的，在加油機(jī)停機(jī)時(shí)，若環(huán)境溫度升高，平衡閥后端油液受熱膨脹，壓力升高，當(dāng)壓力大于0.3mpa時(shí)，副閥的鋼球向下移動(dòng)，副閥打開，使膨脹的油液回流，以降低平衡閥后端油液的壓力；當(dāng)平衡閥后端油液的壓力降至0.3mpa時(shí)，鋼球歸位，副閥關(guān)閉，確保平衡閥后端油液壓力不超過0.3mpa。
（3）經(jīng)過計(jì)量的油液通過導(dǎo)靜電輸油膠管，由油槍向機(jī)外受油設(shè)備供油；供油過程分為大流量供油和小流量供油，在大流量供油時(shí)，第一電磁閥、第二電磁閥的大小流量閥全部打開；當(dāng)加油量接近預(yù)置量時(shí)，如距預(yù)置量剩余0.3～0.5l時(shí)，主控制器發(fā)出關(guān)閉大流量閥的信號，第一電磁閥、第二電磁閥的大流量閥均關(guān)閉，小流量閥繼續(xù)工作，達(dá)到預(yù)置量時(shí)，主控制器發(fā)出關(guān)閉小流量閥的信號，第一電磁閥、第二電磁閥的小流量閥均關(guān)閉，完成加油。
以1.5p潛泵為例，三級葉輪，工作時(shí)產(chǎn)生30psi的壓力，柴油油品供油壓力約為0.24mpa，汽油油品供油壓力約為0.21mpa。此系統(tǒng)正常加油時(shí)從潛油泵出油口至油槍各部分壓力損失如下：
1、靜態(tài)壓力損失：指液體必須被抬升的高度，指油罐內(nèi)液面至加油口的高度距離；每米壓降為0.01mpa。
2、水平管線壓力損失，每米為2x10-4mpa；
3、每個(gè)彎頭壓力損失為2.4x10-4mpa；
4、每個(gè)管道單向閥壓力損失為6x10-5mpa；
5、每個(gè)三通壓力損失為5x10-4mpa；
6、每個(gè)球閥壓力損失為2.7x10-3mpa；
7、過濾器壓力損失為0.005mpa；
8、電磁閥壓力損失為0.005mpa；
9、流量測量變換器壓力損失為0.03mpa；
10、管線系統(tǒng)中管徑突然縮小或擴(kuò)大都有壓力損失，縮小時(shí)流速變高，壓力降低；擴(kuò)大時(shí)液流方向和速度均發(fā)生變化，形成漩渦，使液體的質(zhì)點(diǎn)間相互撞擊，從而產(chǎn)生能量損耗；兩種情況都有計(jì)算公式，局部阻力系數(shù)須通過實(shí)驗(yàn)確定，故管徑變化處的壓力損失需要實(shí)測。
設(shè)從潛油泵至計(jì)量單元距離為20米，從計(jì)量單元至油槍口距離為100米，從潛油泵至油槍口抬高高度為2米，經(jīng)計(jì)算得知：正常加油時(shí)油槍進(jìn)油口壓力約為0.12mpa。
停止加油時(shí)，油槍閥門瞬時(shí)關(guān)閉的管路壓力變化△p可用茹科夫斯基公式近似計(jì)算:△p=ρv0，其中，ρ為流體密度，l為計(jì)量單元到油槍口的距離，v0為管道內(nèi)液體平均流速，ts為閥門關(guān)閉時(shí)間。
設(shè)管道內(nèi)平均流速為2.8m/s，0.1秒關(guān)閉閥門，則汽油油品△p約為0.04mpa。
經(jīng)理論分析和計(jì)算可知，加油結(jié)束后，若管道內(nèi)峰值壓力為0.16mpa，系統(tǒng)內(nèi)第一段油液經(jīng)潛油泵泄壓，保壓壓力為潛油泵設(shè)置的背壓壓力約0.07mpa，在流量測量變換器之前設(shè)置平衡閥，可以防止因第二段壓力高于第一段而引起油液回流；流量測量變換器前端設(shè)置第一電磁閥，按設(shè)置的提前量提前關(guān)閉主閥，能夠防止油液過沖影響流量測量變換器的計(jì)量精度。
系統(tǒng)第二段油液在加油結(jié)束后，沖擊壓力高于油槍的開啟壓力0.1mpa，在受油終端設(shè)置第二電磁閥，與第一電磁閥聯(lián)動(dòng)，同時(shí)按設(shè)置提前量提前關(guān)閉主閥，從而消除輸油膠管、油槍內(nèi)的壓力沖擊，解決加油結(jié)束后多出油的問題。
因遠(yuǎn)距離輸油系統(tǒng)的特殊性，還可通過適當(dāng)加大兩個(gè)電磁閥的提前量提前關(guān)閉主閥，從而削弱管道內(nèi)油液壓力沖擊對各部件的不利影響，保證加油計(jì)量精度。
上面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)的說明，但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下，還可以對上述實(shí)施例中的各個(gè)具體參數(shù)進(jìn)行變更，形成多個(gè)具體的實(shí)施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。