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1、油罐、压力罐智能双控切水器的制作方法专利名称油罐、压力罐智能双控切水器的制作方法技术领域本发明油罐、压力罐智能双控切水器涉及的是一种机械式自动 切水器与电子微波式自动控制切水器相结合的智能双控切水器，特别适 用于油罐、液化气罐、化工产品压力储罐自动切水。背景技术 目前，石油化工系统油罐、化工产品压力储罐普遍采用机械 式切水器，机械式切水器根据油和水的比重差通过浮子等获得力，再通 过各种机械传导来推动阀门。一般浮子不能安装在油罐内部，还需设置 一个小压力罐与油罐或化工压力储罐连成连通器，浮子和机械阀门等安 装在小压力罐中，这种方法的缺点是1、由于重质油密度比较大，油水 比重差很小，不能获得足够的
2、力来驱动阀门，所以一般只能用在比较轻 质的油品中；2、连通器经常会由于温度、安装位置、气阻等原因产生 阻塞，致使切水器不能正常工作，易发生故障，灵敏性和准确性差。 另外，目前采用的机械式切水器都是单独控制，对于有若干个储罐的石 油化工企业来说，不便于集中管理，远程控制。发明内容本发明的目的是针对上述不足之处提供一种油罐、压力罐智能双控切水 器，将机械式自动切水器与微波测定探头、电子控制系统相结合，加上 有线远程控制技术，安全可靠，使用方便，可以实现罐区切水系统自动 化。油罐、压力罐智能双控切水器是采取以下方案实现的油罐、压力罐智能 双控切水器结构由机械式自动切水器、微波探头、现场控制器、中控计
3、 算机、防爆电磁阀组成。机械式自动切水器结构包括压力罐体、浮筒、杠杆、排水阀。压力罐体 上端设有进液管，顶部设有气相管，下端设有排液管和排水阀，底端设 有排渣口，排水阀进口与排液管相连接。压力罐体内有浮筒，浮筒内外 及连杆适当位置设有活动配重，浮筒的连杆与伸出压力罐体的杠杆相连。 连杆穿过浮筒的中心，下端用连接销与杠杆相连接，杠杆伸出罐外的一 端与排水阀的阀杆相联，可活套在排水阀的阀杆上。该杠杆以一个短轴 为支点，并可绕短轴转动，短轴固定在排水阀进口法兰槽口内。排水阀 包括阀体、阀杆、阀芯、阀座、弹簧，排水阀的阀杆下端套有与阀体相 连的波纹套，杠杆带动阀杆而产生联动。排水阀阀座上配有密封垫，阀
4、 芯压在密封面上被密封。排水阀的进口法兰与压力罐体排液管出水口法 兰相连，排水阀上端设有出水口法兰。微波探头包括稳压电路、振荡及发射接收电路、处理电路和天线，与电 压输入端相连接的稳压电路分别与振荡及发射接收电路和处理电路相 连接，振荡及发射接收电路的信号输出端与处理电路的输入端连接，处 理电路与信号输出端连接，将经处理后的信号输出；振荡及发射接收电 路还与天线相互连接。微波探头设置在压力罐体上部。现场控制器包括传感器接收电路和信号调制电路、A/D转换电路、单片 机 MCU(AT89S52)、通信模块、执行电路、看门狗、存储器E2PRM、电 源电路。传感器接收电路通过信号线和信号调制电路相连，
5、信号调制电路与A/D 转换电路相连，再与单片机MCU相连，单片机MCU通过数据总线与分 别与看门狗、存储器、通信模块、执行电路相连，防爆电磁阀通过信号 线直接与执行电路相连，中控计算机通过485总线（屏蔽双绞线）与现场 各控制器中的通信模块相连。组成油罐、压力罐智能双控切水器控制系 统。中控计算机采用工业控制计算机，中控计算机上安装有切水操作程 序软件和RS232/RS485通信模块。现场电源为罐区工作电源，根据需要 选用交流AC220V或直流DC24V、DC12V等电源。电源电路选取用7805、 7905等电源稳压芯片供给各模块电源。电源电路电源输入端与现场电 源相连。传感器接收电路和信号调
6、制电路包括运算放大器集成芯片、滤波电路、 电阻、电位器、稳压二极管。运算放大器集成芯片可采用AD620、OP07 等集成芯片。存储器选用由多个6016存储芯片组成64K空间存放经验数据供单片机 调用。机械式切水器工作原理本发明自动切水系统用于不同比重的二种或两 种以上不相溶液体的分离，它用全新的方法连续稳定地控制液-液界面， 实现液-液自动分离（油和水或气的自动分离）。本发明利用油、水比重不 同而产生的浮力差异使浮筒在立中向上浮动，由杠杆带动阀杆向下联动， 排水阀开启，将水排出；当油进入罐体，浮筒浮力减小而下沉，同时阀 杆向上回位，排水阀关闭，停止排液，达到集油排水的效果。微波探头工作原理微波
7、探头（也称为微波传感器）运用微波自身的特性而 设计，具有高稳定、高精度、抗污染、适应性强、抗干扰强等特点。 原理介质对微波的吸收正比于介质的介电系数。水的介电系数较大，对 微波的吸收很强；油的介电系数较小，对微波的吸收较弱。在相同的温 度下，被测介质吸收的能量越大，发射电路提供的能量就越大，发射电 路功率为P =IxV式中P-发射电路的总功率I-发射电路的总电流V-发射 电路的供电电压发射电路采用稳定的电源供电，发射电路的总功率就随 总电流变化，发射电路的总电流的变化反映出介质的介电系数，从而决 定出被测物。实验也证明，含水量的变化与发射电路总电流的变化基本 成线性关系。本发明油罐、压力罐智能
8、双控切水器工作原理通过微波探头送过的信号， 经过控制器中的传感器接收电路和信号调制电路放大将模拟信号送到 A/D转换电路转换成数字信号，供单片机MCU分析。单片机MCU结合 存储器中的经验数据判断出被监测的对象的环境和状态，将这些数据通 过通信模块与RS485总线传输到中控计算机，操作员能够实时观测到现 场的状态。而且现场单片机直接控制现场的执行电路，从而操作防爆电 磁阀进行切水操作。切水器为保证切水过程的安全可靠而采用双系统保护的智能切水器。以 国际最先进的探头为前端的智能系统实时监控水油状况并实时传送到 操作室中控计算机反映到岗位，当微波探头检测到油水界面时通过控制 系统实现切水全过程的自
9、动化。同时又以重力为动力源，应用液体在容 器内部的压强和油水之间的密度差，从而可产生较高的浮力。利用浮体 和高灵敏度的杠杆原理，通过放大机构控制特制无背压阀门开启和关闭， 从而将传统机械式与先进的电子微波式切水器完美组合，大大提高了整 个系统的安全系数。由于在切水管连接虹吸管的问题，方案1在切水器 上加设回油管；方案2在切水器上加装起动阀，在每次切水前启动切水 器上的起动阀。油罐、压力罐智能双控切水器，将机械式自动切水器与 微波测定探头、电子控制系统相结合，加上有线远程控制技术，安全可 靠，使用方便，可以实现罐区切水系统自动化。附图说明以下将结合附图对本发明作进一步说明。图1是油罐、压力罐智能
10、双控切水器的机械式自动切水器结构示意图。 图2是油罐、压力罐智能双控切水器的机械式自动切水器排水阀结构示 意图。图3是油罐、压力罐智能双控切水器的微波探头电子原理图。图4是油罐、压力罐智能双控切水器的现场控制器电子原理图。图5是油罐、压力罐智能双控切水器结构及使用状态示意图。具体实施例方式参照附图15，油罐、压力罐智能双控切水器结构由机械式自动切水器、 微波探头、现场控制器、中控计算机、防爆电磁阀组成。机械式自动切水器结构包括压力罐体2、浮筒3、杠杆9、排水阀4。压 力罐体2上端设有进液管13，顶部设有气相管14，下端设有排液管6 和排水阀4，底端设有排渣口 7，排水阀4进口与排液管6相连接。
11、压 力罐体2内有浮筒3，浮筒3内、外及连杆10适当位置设有活动配重 11、12，浮筒3的连杆10与伸出压力罐体的杠杆9相连。连杆10穿过 浮筒3的中心，下端用连接销8与杠杆9相连接，杠杆9伸出罐外的一 端与排水阀的阀杆4-9相联，可活套在排水阀的阀杆4-9上。该杠杆9 以一个短轴4-4为支点，并可绕短轴4-4转动，短轴4-4固定在排水阀 4进口法兰4-3槽口内。排水阀4包括阀体4-8、阀杆4-9、阀芯4-2、 阀座4-11、弹簧4-5，排水阀的阀杆4-9下端套有与阀体4-8相连的波 纹套4-6，杠杆9带动阀杆4-9而产生联动。排水阀阀座4-11上配有密 封垫4-10，阀芯4-2压在密封面上被密
12、封。排水阀的进口法兰4-3与压 力罐体排液管出水口法兰5相连，排水阀4上端设有出水口法兰4-12。 阀体4-8下端装有密封板4-7。微波探头1设置在压力罐体2上部。微波探头包括稳压电路、振荡及发射接收电路、处理电路和天线，与电 压输入端相连接的稳压电路分别与振荡及发射接收电路和处理电路相 连接，振荡及发射接收电路的信号输出端与处理电路的输入端连接，处 理电路与信号输出端连接，将经处理后的信号输出；振荡及发射接收电 路还与天线相互连接。微波探头设置在压力罐体上部，用于检测压力罐 体内油水界面状况。现场控制器包括传感器接收电路和信号调制电路、A/D转换电路、单片 机 MCU(AT89S52)、通信
13、模块、执行电路、看门狗、存储器E2PRM、电 源电路。传感器接收电路通过信号线和信号调制电路相连，信号调制电路与A/D 转换电路相连，再与单片机MCU相连，单片机MCU通过数据总线与分 别与看门狗、存储器、通信模块、执行电路相连，防爆电磁阀通过信号 线直接与执行电路相连，中控计算机通过485总线(屏蔽双绞线)与现场 各控制器中的通信模块相连。组成油罐、压力罐智能双控切水器控制系 统。中控计算机可采用工业控制计算机，中控计算机上安装有切水操作 程序软件和RS232/RS485通信模块。现场电源为罐区工作电源，根据需 要选用交流AC220V或直流DC24V、DC12V等电源。电源电路选取用7805
14、、 7905等电源稳压芯片供给各模块电源。电源电路电源输入端与现场电 源相连。传感器接收电路和信号调制电路包括运算放大器集成芯片、滤波电路、 电阻、电位器、稳压二极管。运算放大器集成芯片可采用AD620、OP07 等集成芯片。A/D转换电路可选用AD0809或其他的八位转换精度的集成芯片。 单片机MCU可采用ATMEL公司的高性能微处理器AT89S52微处理器。 通信模块采用美国美信公司RS485通信模块、MX 1483芯片。执行电路选用具有强弱电隔离功能的固态继电器。看门狗选用具有电源电压检测、程序状态检测功能的专用芯片X5045。 存储器选用由多个6016存储芯片组成64K空间存放经验数据
15、供单片机 调用。权利要求1. 一种油罐、压力罐智能双控切水器，其特征在于结构由机械式自动切 水器、微波探头、现场控制器、中控计算机、防爆电磁阀组成；机械式 自动切水器结构包括压力罐体、浮筒、杠杆、排水阀，压力罐体上端设 有进液管，顶部设有气相管，下端设有排液管和排水阀，排水阀进口与 排液管相连接，压力罐体内有浮筒，浮筒的连杆与伸出压力罐体的杠杆 相连，连杆穿过浮筒的中心，下端用连接销与杠杆相连接，杠杆伸出罐 外的一端与排水阀的阀杆相联，该杠杆以一个短轴为支点，并可绕短轴 转动，短轴固定在排水阀进口法兰槽口内；微波探头包括稳压电路、振 荡及发射接收电路、处理电路和天线，与电压输入端相连接的稳压电
16、路 分别与振荡及发射接收电路和处理电路相连接，振荡及发射接收电路的 信号输出端与处理电路的输入端连接，处理电路与信号输出端连接，振 荡及发射接收电路还与天线相互连接；微波探头设置在压力罐体上部； 现场控制器包括传感器接收电路和信号调制电路、A/D转换电路、单片 机(MCU)、通信模块、执行电路、看门狗、存储器、电源电路；传感器 接收电路通过信号线和信号调制电路相连，信号调制电路与A/D转换电 路相连，再与单片机(MCU)相连，单片机(MCU)通过数据总线分别与看门 狗、存储器、通信模块、执行电路相连，防爆电磁阀通过信号线直接与 执行电路相连，中控计算机通过485总线与现场各控制器中的通信模块 相连，组成油罐、压力罐智能双控切水器控制系统；中控计算机采用工 业控制计算机，现场电源为罐区工作电源，电源电路电源输入端与现场 电源相连。2. 根据权利要求1所述的油罐、压力罐智能双控切水器，其特征在于传 感器接收电路和信号调制电路包括运算放大器集成芯片、滤
