技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水套爐監(jiān)測(cè)設(shè)備，尤其涉及一種簡(jiǎn)易水套爐用水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，勝利油田稠油區(qū)塊主要采用井口摻水及中間加熱的集輸工藝。中間加熱所使用的設(shè)備主要為簡(jiǎn)易水套爐，由于簡(jiǎn)易水套爐敞口運(yùn)行，水分蒸發(fā)量大,因此需要巡檢人員定期巡檢加水，如果巡檢不到位或者加水不及時(shí)，存在燒壞水套，甚至油路盤管的風(fēng)險(xiǎn)。由于目前油田范圍內(nèi)簡(jiǎn)易水套爐的標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化程度相對(duì)較低，沒有成型的且價(jià)格低的水套爐液位監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程報(bào)警設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水套爐水位且能夠遠(yuǎn)程報(bào)警的簡(jiǎn)易水套爐用水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過(guò)如下措施實(shí)現(xiàn)的：一種簡(jiǎn)易水套爐用水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括水位顯示報(bào)警裝置，所述水位顯示報(bào)警裝置包括浮球筒、浮球架和設(shè)置在所述浮球筒外側(cè)的套筒；所述浮球筒包括兩端封閉的浮球筒體，靠近兩端位置所述浮球筒體側(cè)壁上對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)連通管；兩個(gè)所述連通管通過(guò)法蘭與所述水套爐固定連接；設(shè)置上下兩個(gè)連通管既保證了水體的連通，同時(shí)又保證了浮球筒與水套爐內(nèi)的氣壓相等或基本一致；

所述浮球架包括浮球、架體和環(huán)形顯示板，所述架體包括設(shè)置在所述浮球上端面的支撐桿，所述支撐桿上端均勻分布有若干個(gè)倒L型連接桿，所述連接桿下端固定在所述環(huán)形顯示板的上端面；所述浮球中心水平面與所述環(huán)形顯示板的中心水平面或上端面或下端面重合；所述環(huán)形顯示板外表面設(shè)置有醒目圖層，便于觀察水位線的位置。

所述套筒包括上端封閉、下端敞開的外套筒，所述外套筒頂面的下端面設(shè)置有與所述外套筒同軸、下端敞開的內(nèi)套筒，所述外套筒側(cè)壁與所述內(nèi)套筒側(cè)壁之間形成環(huán)形空腔，所述外套筒頂面中心設(shè)置有支撐桿穿孔，位于所述外套筒側(cè)壁和所述內(nèi)套筒側(cè)壁之間所述外套筒頂面上設(shè)置有若干個(gè)連接桿穿孔；位于所述連通管位置所述套筒上設(shè)置有倒U型缺口；

所述浮球位于所述浮球筒體內(nèi)，所述環(huán)形顯示板位于所述外套筒和所述內(nèi)套筒之間的環(huán)形空腔內(nèi)；所述外套筒為透明材質(zhì)且外表面設(shè)置有刻度線，或所述外套筒上設(shè)置有可視窗，所述可視窗上設(shè)置有刻度線。

靠近下方的所述連通管的上端面所述浮球筒體上設(shè)置有與所述環(huán)形顯示板配合使用的下限位板，所述下限位板上端面設(shè)置有觸點(diǎn)開關(guān)A，所述觸點(diǎn)開關(guān)A與一報(bào)警器和所述水套爐供水管路的電磁閥連接；所述下限位板位于所述倒U型缺口位置，所述觸點(diǎn)開關(guān)A位于所述環(huán)形空腔內(nèi)。

靠近上方的所述連通管的下端面所述浮球筒體上設(shè)置有與所述環(huán)形顯示板配合使用的上限位板，所述上限位板下端面設(shè)置有觸點(diǎn)開關(guān)B，所述觸點(diǎn)開關(guān)B與所述水套爐供水管路上的電磁閥連接；所述上限位板位于所述下限位板的正上方，所述觸點(diǎn)開關(guān)B位于所述環(huán)形空腔內(nèi)。其中，觸點(diǎn)開關(guān)A與觸點(diǎn)開關(guān)B的連接線均通過(guò)下限位板或上限位板的內(nèi)部引出，并通過(guò)內(nèi)套筒的倒U型缺口位置引出與其他元件如電源、報(bào)警器或電磁閥等電路連接。

所述上限位板或所述下限位板均包括一體成型的弧形固定部和設(shè)置在所述弧形固定部外表面中部的弧形限位部，所述弧形固定部?jī)蓚?cè)對(duì)稱設(shè)置有螺孔，所述弧形固定部通過(guò)穿過(guò)所述螺孔的螺釘固定在所述浮球筒上，所述弧形限位部的外表面半徑等于所述外套筒內(nèi)表面的半徑；所述觸點(diǎn)開關(guān)A或所述觸點(diǎn)開關(guān)B均設(shè)置在所述弧形限位部上。

所述浮球筒體外表面均勻設(shè)置有若干個(gè)條形限位凸楞，所述內(nèi)套筒內(nèi)表面設(shè)置有若干個(gè)與所述條形限位凸楞配合使用且底部貫通的條形限位凹槽。

所述監(jiān)測(cè)裝置還包括與所述套筒上端螺紋連接的上套筒，所述上套筒上端封閉、下端敞開。

其中，所述水位顯示報(bào)警裝置還包括控制電路，所述控制電路包括PNP型三極管Q2、NPN型三極管Q1、NPN型三極管Q1和繼電器KM1，所述PNP三極管Q2的集電極與穩(wěn)壓芯片LM7805CC串聯(lián)構(gòu)成+5V的穩(wěn)壓電路，用于為PLC供電；所述PNP三極管Q2的基極通過(guò)依次連接的電磁繼電器KM1的線圈和報(bào)警器與所述NPN型三極管Q3的集電極連接構(gòu)成報(bào)警回路，同時(shí)，所述PNP三極管Q2的基極還通過(guò)并聯(lián)的觸點(diǎn)開關(guān)SB1（即觸電開關(guān)B）和觸點(diǎn)開關(guān)SB2（即觸電開關(guān)A）與所述NPN型三極管Q1的基極連接，所述NPN型三極管Q1的集電極連接PLC的輸入端口IO1，所述PLC輸出端口IO2與所述NPN型三極管Q3的基極連接，所述繼電器KM1為單刀雙擲繼電器，其中一組繼電器觸點(diǎn)與電磁閥串聯(lián)，另一組繼電器觸點(diǎn)與觸電開關(guān)SB2串聯(lián)；所述PNP三極管Q2的集電極與+9V電源連接；所述單片機(jī)型號(hào)為STM32F103C8T6；所述觸點(diǎn)開關(guān)SB1為常開觸點(diǎn)，按下閉合松開斷開，所述觸點(diǎn)開關(guān)SB2為常閉觸點(diǎn)，按下斷開松開閉合。

所述控制電路的工作流程如下：

a、當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)SB1被按下時(shí)，三極管Q2和三極管Q1導(dǎo)通，穩(wěn)壓芯片輸出5V電壓為單片機(jī)供電，單片機(jī)上電后，先進(jìn)行IO口初始化，將IO1設(shè)為輸入狀態(tài)，啟用內(nèi)部上拉，IO2設(shè)為輸出狀態(tài)，輸出高電平，此時(shí)Q2、Q3均導(dǎo)通，繼電器KM1的線圈導(dǎo)通，報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)繼電器KM1兩組觸點(diǎn)閉合，電磁閥通電，注水管道開始注水；

b、當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)SB2被按下時(shí)，觸點(diǎn)開關(guān)SB2斷開，PLC的IO2輸出低電平，Q3、Q2不導(dǎo)通，繼電器KM1線圈斷電，兩組觸點(diǎn)斷開，電磁閥斷電，注水管道停止注水，此時(shí)穩(wěn)壓芯片輸入電壓幾乎為0，單片機(jī)停止工作，系統(tǒng)關(guān)閉;

c、當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)SB1再次被按下時(shí)，重復(fù)上述步驟。

本發(fā)明的水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置，遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置包括與水位顯示報(bào)警裝置的報(bào)警回路輸出端連接的PLC，PLC連接GPRS通信模塊，通過(guò)GPRS通信模塊可將水套爐水位是否處于報(bào)警狀態(tài)以及是否持續(xù)處于報(bào)警狀態(tài)的信息通過(guò)手機(jī)短信的形式發(fā)給監(jiān)控人員；其中遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置的PLC可以為STM32F103C8T6，也可以為三菱FX2N。參見圖10，遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位情況并自動(dòng)控制加水，每次到達(dá)低水位需要加水時(shí)水位顯示報(bào)警裝置報(bào)警同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置給巡檢人員手機(jī)報(bào)警告知需要加水，若一定時(shí)間內(nèi)不連續(xù)報(bào)警，說(shuō)明自動(dòng)加水成功，若短時(shí)間內(nèi)持續(xù)手機(jī)報(bào)警，則巡檢人員需要去現(xiàn)場(chǎng)檢查。巡檢人員手機(jī)或手持終端具有記錄和存儲(chǔ)功能，能夠?qū)λ谞t加水次數(shù)和時(shí)間間隔等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水套爐水位且能夠遠(yuǎn)程報(bào)警并自動(dòng)控制加水，極大程度上減少水套爐“干燒”事故的發(fā)生，從而避免了火災(zāi)、凝管等事故的發(fā)生，同時(shí)具有成本低、安裝方便、易于拆卸等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 為本發(fā)明實(shí)施例中省去上套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 為本發(fā)明實(shí)施例中浮球筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 為本發(fā)明實(shí)施例中浮球架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5 為本發(fā)明實(shí)施例中套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6 為本發(fā)明實(shí)施例中套筒使用狀態(tài)時(shí)的仰視圖。

圖7 為本發(fā)明實(shí)施例中套筒使用狀態(tài)時(shí)的俯視圖。

圖8 為本發(fā)明實(shí)施例中套筒與浮球配合的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9 為本發(fā)明實(shí)施例中下限位板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10 為本發(fā)明實(shí)施例中控制電路的電路圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

其中，附圖標(biāo)記為：1、上套筒；2、套筒；201、外套筒；202、內(nèi)套筒；203、條形限位凹槽；204、倒U型缺口；205、支撐桿穿孔；206、連接桿穿孔；3、浮球筒；301、底座；302、浮球筒體；303、下連通管；304、上連通管；305、條形限位凸楞；306、下限位板；307、弧形固定部；308、弧形限位部；309、螺釘；310、觸點(diǎn)開關(guān)A；4、浮球架；401、浮球；402、支撐桿；403、連接桿；404、環(huán)形顯示板。

具體實(shí)施方式

為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)具體實(shí)施方式，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。

參見圖1和圖2，本發(fā)明是一種簡(jiǎn)易水套爐用水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括浮球筒3、浮球架4和設(shè)置在浮球筒3外側(cè)的套筒2；參見圖3，浮球筒3包括底座301和設(shè)置在底座301上且兩端封閉的浮球筒體302，靠近兩端位置浮球筒體302側(cè)壁上對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)連通管；兩個(gè)連通管通過(guò)法蘭與水套爐固定連接；設(shè)置上下兩個(gè)連通管（上連通管304和下連通管303）既保證了水體的連通，同時(shí)又保證了浮球筒3與水套爐內(nèi)的氣壓相等或基本一致。

參見圖4，浮球架4包括浮球401、架體和環(huán)形顯示板404，架體包括設(shè)置在浮球401上端面的支撐桿402，支撐桿402上端均勻分布有若干個(gè)倒L型連接桿403，連接桿403下端固定在環(huán)形顯示板404的上端面；浮球401中心水平面與環(huán)形顯示板404的中心水平面或上端面或下端面重合；環(huán)形顯示板404外表面設(shè)置有醒目圖層，便于觀察水位線的位置；其中，浮球401的形狀不僅限于球形體，還可為空心桶狀等，能夠滿足漂浮即可；架體為一體成型且質(zhì)量小，浮球筒3尺寸能夠滿足浮球架4漂浮在浮球筒3的水面上；浮球筒3和浮球401的材質(zhì)均具有一定的耐高溫性，水套爐內(nèi)的水溫最高為90℃左右。

參見圖5、圖6和圖7，套筒2包括上端封閉、下端敞開的外套筒201，外套筒201頂面的下端面設(shè)置有與外套筒201同軸、下端敞開的內(nèi)套筒202，外套筒201側(cè)壁與內(nèi)套筒202側(cè)壁之間形成環(huán)形空腔，外套筒201頂面中心設(shè)置有支撐那穿孔205，位于外套筒201側(cè)壁和內(nèi)套筒202側(cè)壁之間外套筒201頂面上設(shè)置有若干個(gè)連接桿403穿孔206；位于連通管位置套筒2上設(shè)置有倒U型缺口204；外套筒201的下端面與浮球筒3的底座301上設(shè)置有配合使用的固定卡。

參見圖8，浮球401位于浮球筒體302內(nèi)，環(huán)形顯示板404位于外套筒201和內(nèi)套筒202之間的環(huán)形空腔內(nèi),環(huán)形顯示板404的外圓環(huán)面設(shè)置為紅色；外套筒201為透明材質(zhì)且外表面設(shè)置有刻度線，或外套筒201上設(shè)置有可視窗，可視窗上設(shè)置有刻度線。

靠近下方的連通管的上端面浮球筒體302上設(shè)置有與環(huán)形顯示板404配合使用的下限位板306，下限位板306上端面設(shè)置有觸點(diǎn)開關(guān)A310，觸點(diǎn)開關(guān)A310與一報(bào)警器和水套爐供水管路的電磁閥連接；下限位板306位于倒U型缺口204位置，觸點(diǎn)開關(guān)A310位于環(huán)形空腔內(nèi)?？拷戏降倪B通管的下端面浮球筒體302上設(shè)置有與環(huán)形顯示板404配合使用的上限位板，上限位板下端面設(shè)置有觸點(diǎn)開關(guān)B，觸點(diǎn)開關(guān)B與水套爐供水管路上的電磁閥連接；上限位板位于下限位板306的正上方，觸點(diǎn)開關(guān)B位于環(huán)形空腔內(nèi)。其中，觸點(diǎn)開關(guān)A310與觸點(diǎn)開關(guān)B的連接線均通過(guò)下限位板306或上限位板的內(nèi)部引出，并通過(guò)內(nèi)套筒202的倒U型缺口204位置引出與其他元件如電源、報(bào)警器或電磁閥等電路連接。

其中，檢測(cè)裝置還包括控制電路，參見圖10，控制電路包括PNP型三極管Q2、NPN型三極管Q1、NPN型三極管Q1和繼電器KM1，PNP三極管Q2的集電極與穩(wěn)壓芯片LM7805CC串聯(lián)構(gòu)成+5V的穩(wěn)壓電路，用于為PLC供電；PNP三極管Q2的基極通過(guò)依次連接的電磁繼電器KM1的線圈和報(bào)警器與NPN型三極管Q3的集電極連接構(gòu)成報(bào)警回路，同時(shí)，PNP三極管Q2的基極還通過(guò)并聯(lián)的觸點(diǎn)開關(guān)SB1（即觸電開關(guān)B）和觸點(diǎn)開關(guān)SB2（即觸電開關(guān)A）與NPN型三極管Q1的基極連接，NPN型三極管Q1的集電極連接PLC的輸入端口IO1，PLC輸出端口IO2與NPN型三極管Q3的基極連接，繼電器KM1為單刀雙擲繼電器，其中一組繼電器觸點(diǎn)與電磁閥串聯(lián)，另一組繼電器觸點(diǎn)與觸電開關(guān)SB2串聯(lián)；PNP三極管Q2的集電極與+9V電源連接；PLC型號(hào)為STM32F103C8T6；觸點(diǎn)開關(guān)SB1為常開觸點(diǎn)，按下閉合松開斷開，觸點(diǎn)開關(guān)SB2為常閉觸點(diǎn)，按下斷開松開閉合。

控制電路的工作流程如下：

a、當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)SB1被按下時(shí)，三極管Q2和三極管Q1導(dǎo)通，穩(wěn)壓芯片輸出5V電壓為單片機(jī)供電，單片機(jī)上電后，先進(jìn)行IO口初始化，將IO1設(shè)為輸入狀態(tài)，啟用內(nèi)部上拉，IO2設(shè)為輸出狀態(tài)，輸出高電平，此時(shí)Q2、Q3均導(dǎo)通，繼電器KM1的線圈導(dǎo)通，報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)繼電器KM1兩組觸點(diǎn)閉合，電磁閥通電，注水管道開始注水；

b、當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)SB2被按下時(shí)，觸點(diǎn)開關(guān)SB2斷開，PLC的IO2輸出低電平，Q3、Q2不導(dǎo)通，繼電器KM1線圈斷電，兩組觸點(diǎn)斷開，電磁閥斷電，注水管道停止注水，此時(shí)穩(wěn)壓芯片輸入電壓幾乎為0，單片機(jī)停止工作，系統(tǒng)關(guān)閉;

c、當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)SB1再次被按下時(shí)，重復(fù)上述步驟。

本發(fā)明實(shí)施例的水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置，遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置包括與水位顯示報(bào)警裝置的報(bào)警回路輸出端連接的PLC，PLC連接GPRS通信模塊，通過(guò)GPRS通信模塊可將水套爐水位是否處于報(bào)警狀態(tài)以及是否持續(xù)處于報(bào)警狀態(tài)的信息通過(guò)手機(jī)短信的形式發(fā)給監(jiān)控人員；其中遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置的PLC可以為STM32F103C8T6，也可以為三菱FX2N。參見圖11，遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位情況并自動(dòng)控制加水，每次到達(dá)低水位需要加水時(shí)水位顯示報(bào)警裝置報(bào)警同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警裝置給巡檢人員手機(jī)報(bào)警告知需要加水，若一定時(shí)間內(nèi)不連續(xù)報(bào)警，說(shuō)明自動(dòng)加水成功，若短時(shí)間內(nèi)持續(xù)手機(jī)報(bào)警，則巡檢人員需要去現(xiàn)場(chǎng)檢查。巡檢人員手機(jī)或手持終端具有記錄和存儲(chǔ)功能，能夠?qū)λ谞t加水次數(shù)和時(shí)間間隔等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

參見圖9，上限位板或下限位板306均包括一體成型的弧形固定部307和設(shè)置在弧形固定部307外表面中部的弧形限位部308，弧形固定部307兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有螺孔，弧形固定部307通過(guò)穿過(guò)螺孔的螺釘309固定在浮球筒3上，弧形限位部308的外表面半徑等于外套筒201內(nèi)表面的半徑；觸點(diǎn)開關(guān)A310或觸點(diǎn)開關(guān)B均設(shè)置在弧形限位部308上。

浮球筒體302外表面均勻設(shè)置有若干個(gè)條形限位凸楞305，內(nèi)套筒202內(nèi)表面設(shè)置有若干個(gè)與條形限位凸楞305配合使用且底部貫通的條形限位凹槽203。

監(jiān)測(cè)裝置還包括與套筒2上端螺紋連接的上套筒11，上套筒11上端封閉、下端敞開。

安裝時(shí)，先將浮球筒3的兩個(gè)連通管通過(guò)法蘭固定在水套爐上并連通，將下限位板306安裝在浮球筒3上，然后將帶有浮球架4的套筒2安裝在浮球筒3外側(cè)，并保證套筒2與浮球筒3底座301的卡接到位，再將上限位板安裝在浮球筒3上，將觸點(diǎn)開關(guān)B和觸點(diǎn)開關(guān)A301的接線連接好后，最后將上套筒1與套筒2螺紋連接，即可完成安裝。

本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過(guò)或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述，當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。