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Title:
METHOD AND DEVICE FOR IDENTIFYING LIQUID MEDIUMS BY ULTRASONIC WAVES AND CONTROLLING EMISSION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/206060
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a method and device for identifying liquid mediums by ultrasonic waves and controlling emission thereof. The device is provided with a material cutting tank (3), outside-attached ultrasonic probes (4-1, 4-2), an automatic control system (5), and pipelines and valves connecting various components. The method comprises: by comparing the relationship between the feedback data of the ultrasonic probes (4-1, 4-2) and the reference data acquired by three methods, identifying the sound velocity difference among liquids which have different specific weights and cannot dissolve each other; identifying interfaces among different liquid mediums; and performing overall regulation and control by the automatic control system (5), to realize the automatic continuous separation emission. According to the characteristics such as inflammability, volatility, easy reaction at high temperature, etc. existing in the liquid mediums, the improvement is made on the basis of the continuous emission method and device, so that the automatic discontinuous separation emission is realized, and on the basis of guaranteeing the security of the emission process, the separation efficiency is still higher. The design of particular positions of the pipelines and the device makes the light mediums which flow out in the emission process flow back into a storage tank effectively, thereby avoiding unnecessary loss and improving the separation efficiency.

Inventors:
GAO XIANG (CN)
Application Number:
PCT/CN2014/000616
Publication Date:
December 31, 2014
Filing Date:
June 24, 2014
Export Citation:
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Assignee:
GAO XIANG (CN)
International Classes:
B01D17/032; G01N29/024; G05B19/04
Foreign References:
CN103425067A2013-12-04
CN1637414A2005-07-13
CN2745631Y2005-12-14
JP2001025604A2001-01-30
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING ZLC INTELLECTUAL PROPERTY AGENCY LTD (CN)
北京市中联创和知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

1. 一种液体介质超声波识别及连续式排放控制的方法, 当安装在切料罐(3)上 的超声波探头 (4-1 ) 在相同温度下超声波在重介质中回波时间或传播速度与基 准数据相同时, 通过智能控制系统 (5) 发出指令电磁阀 (7) 打开, 开始切料; 安装在切料罐(3)上的超声波探头(4-1 )在相同温度下超声波在重介质中回波 时间或传播速度与基准数据不同时, 通过智能控制系统(5)发出指令电磁阀(7) 关闭, 停止切料, 其特征在于:

所述基准数据是与超声波探头 (4-1 ) 垂直间隔设置在切料罐上的超声波探头

(4-2) 反馈的回波时间;

或所述基准数据是设置在基准筒上的超声波探头 (4-4) 在基准筒 (10) 内重介 质中超声波的传播速度;

或所述基准数据是经过试验得出的在本系统中,超声波在重介质中的传播速度与 温度的关系, 找到温度相同的对应项;

停止切料时, 在电磁阀 (7 ) 的反应时间 t内, 两种不溶液体的分界面下降到平 行于或者高于切料管的切料管 (11 ) 的进料口横切面;

停止切料后, 进入切料罐 (3) 中轻介质沿着切料罐和进料管的顶部回流或通过 回料泵回到储罐中。

2.根据权利要求 1所述的连续式排放控制的方法,其特征为:所述排放方法的排 放形式可以为上排方式或下排放式。

3. 根据权利要求 1所述的连续式排放控制的方法, 其特征为: 系统中还设定有 切料时间 T,开始切料后, 切料时间到, 停止切料。

4.根据权利要求 1至 3所述的任一种连续式排放控制的方法,其特征在于: 当所 述排放方法为柴油脱水时, 采用接触式探测法辅助分辨油水界限。

5. —种液体介质超声波识别及间歇式排放控制的方法, 所述液体为不易燃不挥 发的液体, 其特征在于, 步骤如下:

(1)打开阀门 (2), 储罐中重介质流出;

(2)安装在测量筒上的超声波探头(4-5)与温度探头(T1 )反馈的数据与相同温 度下的基准数据相同, 控制系统发出指令, 进料管和进气管上的阀门打幵;

(3)切料罐上两个超声波探头(4-1, 4-2)反馈的回波时间相同时, 智能控制系统

24 替换页 (细则第 26条) 发出指令, 进料阀 (KV1 ) 关闭, 切料阀 (KV3 ) 打开;

(4)超声波探头(4-2)反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传播速度范围时, 控制系统发出指令,切料阀 (KV3)关闭,进料阀(KV1 )打幵,进行第二阶段切料;

(5)将上述四个步骤重复 π次后, 其中 η 1, 当超声波探头 (4-5) 的反馈数据 与相同温度下基准数据不同, 控制系统发出指令, 进料阀 (KV1 ) 关闭, 阀门反 应时间内, 测量筒 (4)中两种不互溶液体的分界面下降至平行于或者高于切料管 的进料口横切面, 切料阀 (KV3 ) 打开;

(6)进入到测量筒 (4) 中的轻介质回流至储罐中, 一次完整的切料过程完成。

6. 一种液体介质超声波识别及间歇式排放控制的方法,所述液体中含有易燃易 挥发的液体, 其特征在于, 步骤如下:

(1)打开阀门 (2), 储罐中重介质流出;

(2)安装在测量筒上的超声波探头(4-5)与温度探头(T1 )反馈的数据与相同温 度下的基准数据相同, 控制系统发出指令, 进料阔 (KV1 )和与储罐(1 )相通管 路的阀门 (KV4) 打开;

(3)切料罐上两个超声波探头(4-1, 4-2)反馈的回波时间相同时, 控制系统发出 指令, 进料阀(KV1 )和与储罐(1 )相通管路的阀门(KV4)关闭, 切料阀(KV3) 和进气阀 (KV2) 打开, 进气管路与氮气源相连;

(4)超声波探头(4-2)反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传播速度范围时, 控制系统发出指令, 切料阀 (KV3 ) 和进气阀 (KV2) 关闭, 进料阔 (KV1 ) 和与 储罐 (1 )相通管路的阀门 (KV4) 打开, 进行第二阶段切料;

(5)将上述四个步骤重复 η次后, 其中 η^ Ι , 当超声波探头 (4-5 ) 的反馈数据 与相同温度下基准数据不同, 控制系统发出指令, 进料阔 (KV1 )和与储罐 (1 ) 相通管路的阀门 (KV4)关闭, 阀门反应时间内, 测量筒(4) 中两种不互溶液体 的分界面下降至平行于或者高于切料管的进料口横切面, 切料阀 (KV3) 和进气 阀 (KV2) 打开;

(6)进入到测量筒 (4) 中的轻介质回流至储罐中, 一次完整的切料过程完成。

7. 一种液体介质超声波识别及间歇式排放控制的方法, 所述液体中轻介质为易 燃易挥发高温下易反应的液体, 其特征在于, 步骤如下:

(1)打开阀门 (2), 储罐中重介质流出;

25 替换页 (细则第 26条) (2)安装在测量筒上的超声波探头(4-5)与温度探头(T1 )反馈的数据与相同温 度下的基准数据相同, 控制系统发出指令, 进料阀(KV1 )和与储罐(1 )相通管 路的阀门 (KV4) 打开;

(3)切料罐上两个超声波探头 (4-1, 4-2) 反馈的回波时间相同时,

控制系统发出指令, 进料阀(KV1 )和与储罐(1 )相通管路的阀门 (KV4)关闭, 切料阀 (KV3) 和进气阀 (KV2、 KV5) 打开, 进气管路与氮气源相通;

(4)超声波探头(4- 2)反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传播速度范围时, 控制系统发出指令, 切料阔 (KV3 ) 和进气阔 (KV2)关闭, 待储气罐 (6) 中充 满一定量气体时, 进气阀 (KV5) 关闭, 进料阀 (KV1 ) 和与储罐 (1 )相通管路 的阀门 (KV4) 打开, 进行第二阶段切料;

(5)将上述四个步骤重复 ri次后, 其中 n l, 当超声波探头 (4-5 ) 的反馈数据 与相同温度下基准数据不同,控制系统发出指令,储罐(1 )相通管路的阔门(KV4) 关闭, 进气阔 (KV2) 打开;

(6)进入到测量筒(4)中的轻介质被储气罐中一定量的气体推回至储罐(1 )中, 一次完整的切料过程完成。

8. 根据权利要求 5至 7中任一种间歇式排放控制的方法, 其特征在于: 所述基 准数据是存在智能控制系统中的经过试验得出的在本系统中,超声波在重介质中 的传播速度与温度的关系数据。

9.根据权利要求 6或 7中所述的间歇式排放控制的方法,其特征在于:所述进气 管路与惰性气源相通。

10. 一种液体介质超声波识别及连续式排放控制的装置, 包括与储罐 (1 ) 相连 接的闽门(2), 切料罐(3), 垂直间隔安装在切料罐上的两个外贴式超声波探头

(4-1, 4-2), 切料罐(3)顶部安装有回料泵, 切料罐(3)与切料管(11)连接, 切料管(11)上安装电磁阀(7), 整个系统由智能控制器(5)控制, 其特征在于: 切料罐(3)内置有基准筒(10),基准筒(10)上安装有外贴式超声波探头(4-4), 基准筒(10)旁边有温度传感器一支, 基准筒是一根圆管顶部和底部都分别用同 样直径的金属片封死, 在顶部金属片的边缘开一个圆孔, 向上悍一个金属管, 在 这个金属管的顶部配装一个活的密封件,在作排气和注入基准介质时用;基准筒 内注入比重较大的基准介质,将一个收发共用的超声波探头耦合在顶部的金属片

26 替换页 (细则第 26条) 上,智能控制器通过超声波探头向基准筒的底部发射一个超声波脉冲信号,此信 号通过筒内的基准介质到达筒的底部,反射再经过基准介质传输回采, 由超声波 探头接收, 经过智能控制器处理, 精确地测量出筒内基准介质的实时声速, 基准 筒(10)的长度设计根据当温度相同时, 切料罐与基准筒内同为重介质时, 超声 波探头(4-1, 4-4)检测到的超声波在重介质中的传播速度相同, 基准数据的获 得还可以通过在智能控制器 (5 ) 中安装存有当切料罐中为重介质时, 超声波探 头 (4-1 ) 检测到的传播速度与温度之间的关系曲线的数字存储载体; 超声波探头 (4-1 ) 与切料管 (11 ) 管口之间的高度为 H, 重介质通过切料管在 切料罐中的下降速度为 v, 电磁阀 (7 ) 的反应时间为 t, 三者之间的关系为, H ^vt, 其中 t 5s;

进料管顶部与切料罐连接, 切料罐 (3 ) 的顶部水平或沿着进料方向由高到低方 向延伸。

11. 根据权利要求 10所述连续式排放控制的装置, 其特征在于所述圆管直径为 Φ 20πιιη〜 Φ 200腿、 长度为 200mm〜2000mm, 所述活的密封件为球阀。

12. 根据权利要求 10所述连续式排放控制的装置, 其特征在于所述切料罐的侧 壁上部配装所述超声波探头, 所述基准筒安装在切料罐盖板上远离中心的外缘 区,所述温度传感器配置在切料罐盖板上的基准筒附近,所述切料罐盖板中部向 上焊接有凸出切料罐盖板之上的法兰座, 法兰座上配装向上固连回料管的法兰 盘。

13. 根据权利要求 10所述连续式排放控制的装置, 其特征在于所述切料阀为配 装有阀门回讯器的气动球阀或者电磁阀,所述智能控制器连接阀门回讯器并采集 回讯信号, 并利用采集的回讯信号实时监测切料阀的开闭状态。

14. 根据权利要求 13所述连续式排放控制的装置, 其特征在于在所述气动阀或 者电磁阀下游的切料管上还配装有用于手动切料的手动球阀,所述气动阀配有气 动三联件。

15. 根据权利要求 10所述连续式排放控制的装置, 其特征在于所述智能控制器 包括 CPU和 CPU控制的测温电路、超声波发射电路、超声波接收电路、泵阀控制 电路和报警显示电路;所述测温电路通过温度传感器采集切料罐内介质温度,所 述超声波发射电路通过收发共用的超声波探头向切料罐内介质发射超声波和向

27 替换页 (细则第 26条) 基准筒内基准介质发射超声波、所述超声波接收电路通过收发共用的超声波探头 采集切料罐内介质声波和基准筒内基准介质声波,所述泵阀控制电路接收切料阀 配置的阀门回讯器的阀位信号、并控制所述回料泵和切料阀, 当阀门回讯的阀位 信号与泵阀控制电路输出的阀控制信号不符时,报警显示电路通过屏显、警报器 或和其它方式报警。

16. 根据权利要求 15所述连续式排放控制的装置, 其特征在于所述智能控制器 还包括所述 CPU控制的通讯电路;所述报警显示电路和通讯电路进一步连接控制 室内的终端设备。

17. 根据权利要求 10所述连续式排放控制的装置, 其特征在于当有些介质由于 进料阀和进料管结构和介质粘滞的原因,不能通过进料阀和进料管回送介质回储 罐时, 则通过所述回料泵、 回料阀和回料管向储罐中进行回料; 所述切料罐中部 和上部为圆柱形、 下部为圆锥形, 所述切料管从所述切料罐底的锥端引出。

18.根据权利要求 10所述的连续式排放控制的装置,其特征为:所述排放装置中 的切料管(11 )可以插入到切料罐(3) 中形成上排方式或连接在切料罐(3 )下 形成下排放式。

19.根据权利要求 10所述的连续式排放控制的装置,其特征在于:所述进料管顶 部平行或高于切料罐 (3) 顶部连接。

20. 根据权利要求 10所述的连续式排放控制的装置, 其特征在于:

进料管水平方向与切料罐(3 )顶部平行连接, 切料罐(3)顶部从进料一端水平 向另一端延伸;

进料管水平方向高于切料罐 (3) 顶部连接,切料罐 (3) 顶部从进料一端水平向 另一端延伸;

进料管水平方向与切料罐(3)顶部平行连接, 切料罐(3 )顶部从进料一端由高 至低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管水平方向高于切料罐(3)顶部连接, 切料罐(3)顶部从进料一端由高至 低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜安装, 切料罐 (3) 顶部从进料一端水平向另一端延伸;

进料管水平方向高于切料罐(3)顶部连接, 切料罐(3 )顶部从进料一端由高至 低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

28 替换页 (细则第 26条) 进料管倾斜与切料罐(3)顶部连接, 切料罐(3)顶部从进料一端水平向另一端 延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜安装, 高于切料罐 (3 ) 顶部连接, 切料罐 (3) 顶部从进料一端水 平向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

21.根据权利要求 10所述的连续式排放控制的装置,其特征在于:所述回料泵当 切料罐(3 )顶部水平时, 安装在切料罐顶部中间位置, 当切料罐(3)顶部从进 料一端由高至低向另一端延伸, 回料泵安装在切料罐顶部进料管一端的边缘处。

22.根据权利要求 10至 21中任一项所述的连续式排放装置, 其特征在于: 此分 离方法为柴油脱水时,在阀门(2 )的位置或切料罐(3)内高于超声波探头(4-1 ) 的位置, 安装一支接触式检测器用于辅助检测。

23.一种液体介质超声波识别及间歇式排放控制的装置, 所述液体为不易燃不挥 发的液体, 包括阀门 (2), 切料罐 (3),垂直间隔安装在切料罐 (3)上的两个超 声波探头 (4-1, 4-2) ,切料罐 (3) 下方的切料管上安装有阀门 (7),整个系统 由智能控制系统 (5)控制, 其特征在于- 在与储罐 (1 )连接的阔门 (2 ) 后, 连接有测量筒 (4);

在切料罐 (3)上连接有与空气相通的进气管, 进气管上装有阀门 (8);

以及为了方便控制安装在测量筒(4)与切料罐(3 )之间, 切料管和进气管上的 三个自动控制阀门(KV1, KV2, KV3);

所述智能控制系统 (5 ) 中设有用来存储基准数据的数字载体;

测量筒的长度为 H, 重介质在测量筒中的下降速度为 v, 电磁阀的反应时间 t之 间的关系为 H^vt,其中 t 5s;

通过阀门 (2) 的进料管与测量筒 (4) 连接, 测量筒 (4) 的顶部水平或者沿进 料一端由高到低延伸。

24. 一种液体介质超声波识别及间歇式排放控制的装置,所述液体为易燃易挥发 的液体, 包括阀门 (2), 切料罐 (3) ,垂直间隔安装在切料罐 (3) 上的两个超 声波探头 (4-1, 4-2) ,切料罐 (3 ) 下方的切料管上安装有阔门 (7) ,整个系统 由智能控制系统 (5) 控制, 其特征在于:

在与储罐 (1 )连接的阔门 (2) 后, 连接有测量筒 (4);

在切料罐 (3)上的管路一端通向储罐 (1 ) ,另一端为进气管路, 与氮气相连,

29 替换页 (细则第 26条) 进气管上装有阀门 (8);

以及为了方便控制安装在测量筒(4)与切料罐(3)之间, 切料管、 进气管和切 料罐 ( 3) 与储罐 ( 1 ) 上的四个自动控制阀门(KV1,KV2, KV3,KV4) ;

所述智能控制系统 (5) 中设有用来存储基准数据的数字载体;

测量筒的长度为 H, 重介质在测量筒中的下降速度为 v, 电磁阀的反应时间 t之 间的关系为 H^vt,其中 t 5s;

通过阀门 (2) 的进料管与测量筒 (4) 连接, 测量筒 (4) 的顶部水平或者沿进 料一端由高到低延伸。

25. 一种液体介质超声波识别及间歇式排放控制的装置,所述液体中轻介质为易 燃易挥发高温下易反应的液体, 包括阔门(2), 切料罐(3),垂直间隔安装在切 料罐(3 )上的两个超声波探头(4-1, 4-2),切料罐(3)下方的切料管上安装有 阀门 (7 ) ,整个系统由智能控制系统 (5)控制, 其特征在于:

在与储罐 (1 )连接的阀门 (2)后, 连接有测量筒 (4);

进料管与切料罐 (3) 的底部连接;

在切料罐 (3) 上的管路一端通向储罐 (1 ) ,另一端为进气管路, 与氮气相连, 进气管上装有阀门 (8 );

进气管路上安装一用来储存一定量气体的储气罐 (6);

以及为了方便控制安装在测量筒 (4) 与切料罐 (3 ) 之间, 切料管,切料罐 (3) 与储气罐(6)之间, 切料罐(3 )与储罐(1 )之间, 以及储气罐(6)与气源之 间的五个自动控制阔门 (KV1,KV2,KV3,KV4, KV5);

储气罐内气体量产生的压强正好能将测量筒(4) 以及从储罐(1 )到测量筒(4) 之间管路里的轻介质推回至储罐( 1 )中,切水罐 (3)中的重介质推回至测量筒(4) 排料口处;

测量筒(4)排料口与自动控制阀(KV1 )之间的管路内的容积大于或者等于储罐

( 1 ) 到测量筒 (4) 之间的管路的容积;

所述智能控制系统 (5) 中设有用来存储基准数据的数字载体;

通过阔门(2)的进料管与测量筒 (4) 连接, 测量筒 (4) 的顶部水平或者沿进料 一端由高到低延伸。

26.根据权利要求 23至 25中任一项所述的间歇式排放装置, 其特征在于: 所述

30 替换页 (细则第 26条) 进料管顶部平行或髙于测量筒 (4 )顶部连接。

27.根据权利要求 24或 25所述的间歇式排放装置, 其特征在于: 所述进气管路 与惰性气源相连。

31 替换页 (细则第 26条)

Description:
液体介质超声波识别及排放控制的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种液体介质超声波识别及排放控 制的方法及装置,特别是涉及 一种利用超声波自动识别不同比重互不相溶的 液体介质的声速差及排放控制的 方法及装置。

背景技术

中国专利号为 CN1637414 中, 本发明人发明了一种超声探测式储罐自动脱 水方法及其装置,利用超声波对两种液体介质 回波时间的不同,通过设置分水罐 并在分水罐上设置外贴式超声波探头,采用智 能控制器进行控制的方法,在石油 化工领域中, 解决了原油及成品油自动脱水的问题。 中国专利公布号为 CN103425067 名称为利用声速差识别不同比重液体介质并控 制其排放的系统中, 本发明人通过在切料罐中设置基准筒,以测得 的基准筒内水的超声波回波速率作 为标准, 来断定油质的出现, 保证自动切水系统在杂质淤积、 出现中间层等异常 情况下都能敏锐地工作。

在这两种利用液体不同比重和声速的差别对液 体进行分离的自动系统中,采 用的是连续排放的情况下,根据两种液体比重 不同利用超声波在两种液体介质内 的回波时间或速率的差别来判断两种介质的分 界面, 从而进行自动分离的方法。 但是, 两种系统中的分离效率并没有进行相应的研究 。

除此之外, 在连续排放的过程中, 两种液体的分层面受到扰动, 影响切料效 率。并且对于易燃易挥发的液体介质, 采用连续排放的方式存在安全隐患, 而对 于易燃易挥发高温下易发生化学反应的液体介 质来说, 则很难进行有效分离。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液体介 质超声波识别及连续式排放 控制的方法,当安装在切料罐 3上的超声波探头 4-1在相同温度下超声波在重介 质中回波时间或传播速度与基准数据相同时, 通过智能控制系统 5发出指令电磁 阀 7打开,开始切料; 安装在切料罐 3上的超声波探头 4-1在相同温度下超声波 在重介质中回波时间或传播速度与基准数据不 同时,通过智能控制系统 5发出指 令电磁阀 7关闭,停止切料,其中基准数据是与超声波 头 4-1垂直间隔设置在 切料罐上的超声波探头 4-2反馈的回波时间,或基准数据是设置在基准 筒上的超 声波探头 4-4在基准筒 10内重介质中的超声波传播速度, 或者基准数据是经过 试验得出的在本系统中,超声波在重介质中的 传播速度与温度的关系,找到温度 相同的对应项。

停止切料时, 在电磁阔 7的反应时间 t内, 两种不溶液体的分界面下降到平 行于或者高于切料管的切料管 11的进料口横切面。 停止切料后, 进入切料罐 3 中的轻介质沿着切料罐和进料管的顶部回流或 通过回料泵回到储罐中。

作为本发明的一种优选, 排放方法的排放形式可以为上排方式或下排放 式。 作为本发明的另一种优选,系统中还设定有切 料时间 T,开始切料后,切料时 间到, 停止切料。并且当所述排放方法为柴油脱水时 , 采用接触式探测法辅助分 辨油水界限。

本发明所解决的第二个技术问题是提供一种液 体介质超声波识别及间歇式 排放控制的方法, 所述液体为不易燃不挥发的液体, 步骤如下:

(1)打开阀门 2, 储罐中重介质流出;

(2)安装在测量筒上的超声波探头 4-5与温度探头 T1反馈的数据与相同温度 下的基准数据相同, 控制系统发出指令, 进料管和进气管上的阀门打开;

(3)切料罐上两个超声波探头 4-1和 4-2反馈的回波时间相同时, 智能控制 系统发出指令, 进料阀 KV1关闭, 切料阀 KV3打开;

(4)超声波探头 4-2反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传 播速度范围 时,控制系统发出指令,切料阀 KV3关闭,进料阀 KV1打开,进行第二阶段切料;

(5)将上述四个步骤重复 n次后, 其中 η 1, 当超声波探头 4-5的反馈数据 与相同温度下基准数据不同, 控制系统发出指令, 进料阔 KV1关闭, 阀门反应时 间内,测量筒 4中两种不互溶液体的分界面下降至平行于或 高于切料管的进料 口横切面, 切料阀 KV3打幵;

(6)进入到测量筒 4中的轻介质回流至储罐中, 一次完整的切料过程完成。 本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种 液体介质超声波识别及间歇 式排放控制的方法,所述液体中含有易燃易挥 发的液体, 步骤如下:

(1)打开阀门 2, 储罐中重介质流出;

(2)安装在测量筒上的超声波探头 4-5与温度探头 T1反馈的数据与相同温度 下的基准数据相同,控制系统发出指令,进料 闽 KV1和与储罐 1相通管路的阀门 KV4打幵;

(3)切料罐上两个超声波探头 4-1和 4-2反馈的回波时间相同时, 控制系统 发出指令,进料阀 KV1和与储罐 1相通管路的阀门 KV4关闭,切料阀 KV3和进气 阀 KV2打开, 进气管路与氮气源相连;

(4)超声波探头 4-2反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传 播速度范围 时, 控制系统发出指令, 切料阀 KV3和进气阀 KV2关闭, 进料阀 KV1和与储罐 1 相通管路的阀门 KV4打开, 进行第二阶段切料;

(5)将上述四个步骤重复 n次后, 其中 n l, 当超声波探头 4- 5的反馈数据 与相同温度下基准数据不同,控制系统发出指 令,进料阀 KV1和与储罐 1相通管 路的阀门 KV4关闭, 阔门反应时间内,测量筒 4中两种不互溶液体的分界面下降 至平行于或者高于切料管的进料口横切面, 切料阀 KV3和进气阀 KV2打开;

(6)进入到测量筒 4中的轻介质回流至储罐中, 一次完整的切料过程完成。 本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种 液体介质超声波识别及间歇 式排放控制的方法, 所述液体中轻介质为易燃易挥发高温下易反应 的液体,步骤 如下:

(1)打开阀门 2, 储罐中重介质流出;

(2)安装在测量筒上的超声波探头 4-5与温度探头 T1反馈的数据与相同温度 下的基准数据相同,控制系统发出指令,进料 阀 KV1和与储罐 1相通管路的阀门 KV4打开;

(3)切料罐上两个超声波探头 4-1和 4-2反馈的回波时间相同时, 控制系统 发出指令,进料阀 KV1和与储罐 1相通管路的阀门 KV4关闭,切料阀 KV3和进气 阀 KV2和 KV5打开, 进气管路与氮气源相通;

(4)超声波探头 4-2反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传 播速度范围 时, 控制系统发出指令, 切料阔 KV3和进气阀 KV2关闭, 待储气罐 6中充满一定 量气体时, 进气阀 KV5关闭, 进料阔 KV1和与储罐 1相通管路的阀门 KV4打开, 进行第二阶段切料;

(5)将上述四个步骤重复 ri次后, 其中 n^ l, 当超声波探头 4-5的反馈数据 与相同温度下基准数据不同, 控制系统发出指令, 与储罐 1相通管路的阀门 KV4 关闭, 进气阀 KV2打开; (6)进入到测量筒 4中的轻介质被储气罐中一定量的气体产生的 强推回至 储罐 1中, 一次完整的切料过程完成。

本发明中所述的基准数据是存在智能控制系统 中的经过试验得出的在本系 统中, 超声波在重介质中的传播速度与温度的关系数 据。

作为本发明的一种优选, 进气管路还与惰性气源相通。

本发明所要解决的第五个技术问题是提供一种 液体介质超声波识别及连续 式排放控制的装置, 包括与储罐 1相连接的阔门 2, 切料罐 3, 垂直间隔安装在 切料罐上的两个外贴式超声波探头 4-1和 4-2, 切料罐 3顶部安装有回料泵, 切 料罐 3与切料管 11连接, 切料管 11上安装电磁阀 7, 整个系统由智能控制器 5 控制, 其中切料罐 3内置有基准筒 10, 基准筒 10上安装有外贴式超声波探头 4-4, 基准筒 10旁边有温度传感器一支, 基准筒是一根圆管, 顶部和底部都分别 用同样直径的金属片封死,在顶部金属片的边 缘开一个圆孔,向上悍一个金属管, 在这个金属管的顶部配装一个活的密封件,在 作排气和注入基准介质时用;基准 筒内注入重介质作为基准介质,将一个收发共 用的超声波探头耦合在顶部的金属 片上,智能控制器通过超声波探头向基准筒的 底部发射一个超声波脉冲信号,此 信号通过筒内的基准介质到达筒的底部,反射 再经过基准介质传输回采, 由超声 波探头接收, 经过智能控制器处理, 精确地测量出筒内基准介质的实时声速, 基 准筒 10的长度设计根据当温度相同时, 切料罐与基准筒内同为重介质时, 超声 波探头 4-1和 4-4检测到的超声波在重介质中的传播速度相同 ;基准数据的获得 还可以在智能控制器中安装存有当切料罐中为 重介质时,超声波探头 4-1检测到 的传播速度与温度之间的关系曲线的数字存储 载体。 超声波探头 4-1 与切料管 11管口之间的高度为 H, 重介质通过切料管在切料罐中的下降速度为 v, 电磁阀 7的反应时间为 t, 三者之间的关系为, H^vt, 其中 t 5s; 进料管顶部与切料 罐连接, 切料罐 3的顶部水平或沿着进料方向由高到低方向延 。

作为本发明的一种优选,所述圆管直径为 Φ 20πιη!〜 (D 200mm、长度为 200mn!〜 2000mm, 所述活的密封件为球阀。

作为本发明的另一种优选, 所述切料罐的侧壁上部配装所述超声波探头, 所 述基准筒安装在切料罐盖板上远离中心的外缘 区,所述温度传感器配置在切料罐 盖板上的基准筒附近,所述切料罐盖板中部向 上悍接有凸出切料罐盖板之上的法 兰座, 法兰座上配装向上固连回料管的法兰盘。

作为本发明的再一种优选, 所述切料阀为配装有阀门回讯器的气动球闽或 者 电磁阔,所述智能控制器连接阀门回讯器并采 集回讯信号,并利用采集的回讯信 号实时监测切料阀的开闭状态。在所述气动阀 或者电磁阀下游的切料管上还配装 有用于手动切料的手动球阀, 所述气动阀配有气动三联件。

作为本发明的又一种优选,所述智能控制器包 括 CPU和 CPU控制的测温电路、 超声波发射电路、超声波接收电路、泵阀控制 电路和报警显示电路; 所述测温电 路通过温度传感器采集切料罐内介质温度,所 述超声波发射电路通过收发共用的 超声波探头向切料罐内介质发射超声波和向基 准筒内基准介质发射超声波、所述 超声波接收电路通过收发共用的超声波探头采 集切料罐内介质声波和基准筒内 基准介质声波,所述泵阔控制电路接收切料阀 配置的阀门回讯器的阀位信号、并 控制所述回料泵和切料阀,当阔门回讯的阀位 信号与泵阀控制电路输出的阀控制 信号不符时, 报警显示电路通过屏显、警报器或和其它方式 报警。智能控制器还 包括所述 CPU控制的通讯电路;所述报警显示电路和通讯 电路进一步连接控制室 内的终端设备。

作为本发明的又一种优选, 当有些介质由于进料阀和进料管结构和介质粘 滞 的原因, 不能通过进料阀和进料管回送介质回储罐时, 则通过所述回料泵、回料 阀和回料管向储罐中进行回料;所述切料罐中 和上部为圆柱形、下部为圆锥形, 所述切料管从所述切料罐底的锥端引出。

本发明中排放装置中的切料管 11可以插入到切料罐 3中形成上排方式或连 接在切料罐 3下形成下排放式。

作为本发明的一种优选,进料管顶部平行或高 于切料罐 3顶部连接。本发明 中进料管与切料罐的连接方式和切料罐顶部设 计有如下八种方式:

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向 另一端延伸;

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接,切料罐 3顶部从进料一端水平向另一 端延伸;

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至 低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度; 进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜安装, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延伸;

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜与切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延 伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜安装,高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向 另一端延伸, 倾斜角 α为 5- 10度。

并且回料泵当切料罐 3顶部水平时, 安装在切料罐顶部中间位置, 当切料罐 3顶部从进料一端由高至低向另一端延伸, 回料泵安装在切料罐顶部进料管一端 的边缘处。

当本发明中排放方法为柴油脱水时, 在阔门 2的位置或切料罐 3内高于超声 波探头 4-1的位置, 安装一支接触式检测器用于辅助检测。

本发明所要解决的第六个技术问题是提供一种 液体介质超声波识别及间歇式 排放控制的装置,所述液体为不易燃不挥发的 液体, 包括阀门 2, 切料罐 3,垂直 间隔安装在切料罐 3上的两个超声波探头 4-1和 4-2,切料罐 3下方的切料管上 安装有阀门 7,整个系统由智能控制系统 5控制, 在与储罐 1连接的闽门 2后, 连接有测量筒 4, 在切料罐 3上连接有与空气相通的进气管, 进气管上装有阀门 8, 以及为了方便控制安装在测量筒 4与切料罐 3之间, 切料管和进气管上的三 个自动控制阀门 KV1, KV2和 KV3, 所述智能控制系统 5中设有用来存储基准数据 的数字载体; 测量筒的长度为 H, 重介质在测量筒中的下降速度为 v, 电磁阀的 反应时间 t之间的关系为 H^vt,其中 t 5s ; 通过阀门 2的进料管与测量筒 4 连接, 测量筒 4的顶部水平或者沿进料一端由高到低延伸。

本发明所要解决的第七个技术问题是提供一种 液体介质超声波识别及间歇式 排放控制的装置, 所述液体为易燃易挥发的液体, 包括阀门 2, 切料罐 3,垂直间 隔安装在切料罐 3上的两个超声波探头 4-1和 4-2,切料罐 3下方的切料管上安 装有阔门 7,整个系统由智能控制系统 5控制, 在与储罐 1连接的阀门 2后, 连 接有测量筒 4;在切料罐 3上的管路一端通向储罐 1,另一端为进气管路,与氮气 相连,进气管上装有阀门 8;以及为了方便控制安装在测量筒 4与切料罐 3之间, 切料管、 进气管和切料罐 3与储罐 1之间的四个自动控制阀门 KV1,KV2, KV3和 KV4; 智能控制系统 5中设有用来存储基准数据的数字载体。 测量筒的长度为 H, 重介质在测量筒中的下降速度为 v, 电磁阀的反应时间 t之间的关系为 H^vt, 其中 t 5s。 通过阀门 2的进料管与测量筒 4连接, 测量筒 4的顶部水平或者沿 进料一端由高到低延伸。

本发明所要解决的第八个技术问题是提供一种 液体介质超声波识别及间歇 式排放控制的装置,所述液体中轻介质为易燃 易挥发高温下易反应的液体,包括 阀门 2, 切料罐 3,垂直间隔安装在切料罐 3上的两个超声波探头 4-1和 4-2,切 料罐 3下方的切料管上安装有阔门 7,整个系统由智能控制系统 5控制, 在与储 罐 1连接的阀门 2后, 连接有测量筒 4, ,进料管与切料罐 3的底部连接, 在切 料罐 3上的管路一端通向储罐 1,另一端为进气管路, 与氮气相连, 进气管上装 有阀门 8, 进气管路上安装一用来储存一定量气体的储气 罐 6, 以及为了方便控 制安装在测量筒 4与切料罐 3之间, 切料管,切料罐 3与储气罐 6之间, 切料罐 3 与储罐 1 之间, 以及储气罐 6 与气源之间的五个自动控制阔门 V1, KV2, V3, KV4, KV5。

储气罐内气体量产生的压强正好能将测量筒 4以及从储罐 1到测量筒 4之间 管路里的轻介质推回至储罐 1中,切水罐 3中的重介质推回至测量筒 4排料口处; 测量筒 4排料口与自动控制阀 KV1之间的管路内的容积大于或者等于储罐 1到测 量筒 4之间的管路的容积。

智能控制系统 5中设有用来存储基准数据的数字载体。

通过阀门 2的进料管与测量筒 4连接, 测量筒 4的顶部水平或者沿进料一端 由高到低延伸。

作为本发明的一种优选进料管顶部平行或高于 测量筒 4顶部连接。

作为本发明的另一种优选, 所述进气管路与惰性气源相连。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进 一步详细说明, 其中:

图 1是利用超声波识别不同比重液体介质及连续 排放上排式方法流程示意图。 图 2是利用超声波识别不同比重液体介质及连续 排放上排式装置示意图。 图 3 是表示图 1中上排式切料罐的放大结构透视图。

图 4进料管与切料罐连接关系以及切料罐顶部设 示意图。

图 5是利用超声波识别不同比重液体介质及连续 排放下排式方法流程示意图。 图 6是利用超声波识别不同比重液体介质及连续 排放下排式装置示意图。 图 7是表示图 4中下排式切料罐的装置示意图。

图 8是表示图 4中下排式切料罐的放大结构透视图。

图 9是利用超声波识别不同比重不易燃不挥发液 介质间歇式排放方法流程示 意图。

图 10是利用超声波识别不同比重不易燃不挥发液 介质间歇式排放装置示意 图。

图 11是利用超声波识别不同比重含有易燃易挥发 体介质间歇式排放方法流程 示意图。

图 12是利用超声波识别不同比重含有易燃易挥发 体介质间歇式排放装置示意 图。

图 13是利用超声波识别不同比重轻介质为易燃易 发高温下易反应的液体介质 间歇式排放方法流程示意图。

图 14是利用超声波识别不同比重轻介质为易燃易 发高温下易反应的液体介质 间歇式排放装置示意图。

图 15是进料管与测量筒连接关系以及测量筒顶部 计示意图。

图 16是上排式方法脱水试验十次的切料罐中含油 结果折线图。

图 17是上排式方法脱水试验十次的脱出水的含油 结果折线图。

图 18是装有基准筒的系统中, 脱水试验十次脱出水的含油量结果折线图。

图 19是装有基准筒的系统中, 脱水试验十次切料罐中含油量结果折线图。

图 20是不同温度下超声波在水中的传播速度曲线

图 21是装有数字载体的系统中, 脱水试验十次脱出水的含油量结果折线图。 图 22是装有数字载体的系统中, 脱水试验十次切料罐中含油量结果折线图。 图 23是间歇式排放系统中, 脱水试验十次脱出水的含油量结果折线图。

图 24是间歇式排放系统中, 易燃易挥发液体脱水试验十次脱出水的含油量 结果 折线图。 图 25是间歇式排放系统中, 易燃易挥发高温下易反应的液体脱水试验十次 脱出 水的含油量结果折线图。

具体实施方式

储罐 1内储存有互不相溶比重不同的两种液体介质 其中比重较大的液体为 重介质, 比重较小的液体为轻介质。

实施例 1

图 1 利用超声波识别不同比重液体介质及连续式排 放上排式方法流程示意 图。

当开始分离排放两种液体介质时, 打开阔门 2, 待超声波探头 4-1和 4-2的 回波时间在误差范围之外相同时, 通过智能控制系统 5发出指令打开电磁阀 7, 开始切料, 即首先排放出储罐 1内重介质。工作人员会根据两种液体介质的 积 百分比和切料速度等因素, 在智能控制系统中预先设置切料时间1\ 当预设的切 料时间 T到的时候,安装在切料罐上的超声波探头 4-1和 4-2反馈的回波时间在 误差范围之外仍然相同, 智能控制系统 5发出指令关闭电磁阀 7, 停止切料, 一 次分离排放过程完成。

当预设的切料时间 T未到, 安装在切料罐上的超声波探头 4-1和 4-2反馈的 回波时间在误差范围之外不同, 智能控制系统 5也发出指令关闭电磁阀 7, 停止 切料, 从指令发出到电磁阀彻底关闭, 称为电磁阀的反应时间 t, 已知 t 5s, 在电磁阀的反应时间内 t内,两种不溶液体的分界面平行于或者高于 料管的进 料口横切面, 一次分离排放过程完成。

切料完成后, 切料罐中轻介质上浮至切料罐的顶部沿着切料 罐顶部顺延至进 料管的顶部回流至储罐 1中。

整个切料过程阀门 2始终处于开启状态。

以上利用超声波识别不同比重液体介质及连续 式排放方法通过图 2和图 3中 的装置实现。

切料罐 3通过进料管及阀门 2与储罐 1相连接, 在切料罐上下垂直间隔安装 有两个外贴式超声波探头 4-1和 4-2,切料罐 3内安装有一个上排放式切料管 11, 切料管 11的进料口朝向切料罐 3的底部, 并从切料罐 3的顶部引出, 切料管 11 上安装一个用于控制切料的电磁阀 7, 电磁阀 7也可以是任一种其他能够自动控 制的阀门。超声波探头 4-1安装在高于切料管 11进料口并位于切料罐 3的上部, 与切料管 11进料口之间的距离为 H, 本发明设计重介质在切料罐中的下降速度 为 v, 电磁阀 7的反应时间为 t , 为实现方法中所述的装在切料罐上的超声波探 头 4-1和 4-2反馈的回波时间在误差范围之外不同,智能 控制系统 5发出指令关 闭电磁阀 7, 在电磁阀的反应时间内 t内, 油水分界线到达平行于或者高于切料 管的进料口的位置, H与 V和 t的关系为11 ^。

切料罐 3底部装有排污阀 16。

整个系统由智能控制器 5进行控制。

按照上述的排料方法, 发明人以原油储罐脱水为例, 同一批油品, 设定在脱 水过程中水流的下降速度 V=600mm/s,已知电磁阀 7的反应时间 t=5s,按照工作人 员经验设定脱水时间 T=6h。

图 4为切料完成后, 比重较轻的液体回流所需要的进料管与切料罐 连接关系 以及切料罐顶部设计八种方式。发明人对这八 种方式就相同的试验条件下,在原 油脱水领域进行了回油试验检测其回油效果, 以及其详细描述详见表 1。

表 1

8 进料管倾斜安装, 髙于切料罐 3顶部连接, 5 : 40 : 50 520 9 切料罐 3 顶部从进料一端水平向另一端延

伸, 倾斜角 α为 5-10度。

按照上述的排料方法, 发明人以原油储罐脱水为例, 与上述试验中同一批油 品,设定在脱水过程中水流的下降速度 V=600mra/s,已知电磁阀 7的反应时间 t=5s, 按照工作人员经验设定脱水时间 T=7h,回油效果详见表 2。

表 2

上述试验中,可以看出第七种连接方式的回油 效果最好,采用第 7种连接方 式, 仍然是以上试验中所用的原油样品, 以及相同的脱水方法和装置, 连续脱水 十次的结果折线图见图 16和图 17。

实施例 2

图 5 利用超声波识别不同比重液体介质及连续式排 放下排式方法流程示意 图。

储罐 1内储存有互不相溶比重不同的两种液体介质 其中比重较大的液体为重介 质, 比重较小的液体为轻介质。

当幵始分离两种液体介质时, 打开阀门 2, 待超声波探头 4-1和 4-3的传播 速度在相同温度下与基准数据相同时,通过智 能控制系统 5发出指令打开电磁阀 7, 开始切料, 即首先排放出储罐 1内重介质。 工作人员会根据两种液体介质的 体积百分比以及切料速度等因素, 在智能控制系统中预先设置切料时间 τ, 当预 设的切料时间 T到的时候,安装在切料罐上的超声波探头 4-1和 4-3反馈的传播 速度与本系统中,相同温度下基准数据在误差 范围之外仍然相同,智能控制系统 5发出指令关闭电磁阀 7, 停止切料, 一次分离排放过程完成。

基准数据的获取主要通过两种方法,一种是超 声波探头 4-4在基准筒内重介 质中超声波的传播速度为基准;

另一种是通过在智能控制系统 5中存入数据库,数据库中主要存储的是,经 过试验得出的在本系统中, 超声波在不同温度下重介质中的传播速度关系 数据, 找到温度相同的对应项, 以此作为基准数据用来比对。

当预设的切料时间 T未到, 安装在切料罐上的超声波探头 4-1和 4-3反馈的 传播速度在误差范围之外与基准数据不同,智 能控制系统 5也发出指令关闭电磁 闽 7, 停止切料, 从指令发出到电磁阀彻底关闭, 称为电磁阀的反应时间 t, 已 知 t 5s, 在电磁阀的反应时间内 t内, 两种不溶液体的分界面平行于或者高于 切料管的进料口横切面, 一次分离排放过程完成。

切料完成后, 切料罐中轻介质上浮至切料罐的顶部沿着切料 罐顶部顺延至进 料管的顶部回流至储罐 1中, 仍有的残留通过泵抽回到储罐中。

整个切料过程阀门 2始终处于开启状态。

另外, 由于在柴油脱水这个特殊的分离方法中, 在 5°C时,超声波在柴油中的 传播速度与在水中的传播速度相同,所以采用 接触式探测方法作为辅助检测。 在 此不做详细赘述。

以上利用超声波识别不同比重液体介质及连续 式排放下排式方法整个过程 通过图 6、 图 7和图 8中的装置实现。

如图所示, 本发明利用超声波识别不同比重液体介质及连 续式排放的系统应 用于对两种不同比重液体介质的识别, 其结构包括下排式切料罐 3、 回料泵、 收 发超声波探头 4-1, 4-3和 4-4, 用于测量切料罐 3内介质温度的温度传感器、 配 装在自切料罐底引出的切料管 11上的切料阀 7、 采集超声波探头及温度传感器 信号控制回料泵和切料闽 7的智能控制器 5; 所述切料罐 3配有的盖板中部向上 焊接有凸出切料罐盖板之上的法兰座, 法兰座上配装向上固连回料管 12的法兰 盘 13。 所述回料管 12联通储罐上部, 并依次串接有回料泵和回料阀。 所述切料 罐 1上部侧面通过进料阀和直径 10mm〜300mm进料管联通储罐下部侧面或者底 部。当有些介质由于进料阔和进料管结构和介 质粘滞的原因,不能通过进料阀和 进料管回送介质回储罐时, 则通过所述回料泵、、 回料阔和回料管向储罐中进行 回料。 比重较大的介质为基准介质。所述切料罐 1中部和上部为圆柱形、下部为 圆锥形, 所述切料管 11从所述切料罐底的锥端引出。

所述超声波探头 4-1安装在切料罐 3的侧壁上部, 通过智能控制器 5控制发 射超声波脉冲信号,并测出切料罐 3中介质声速,将测得的切料罐 1中介质声速 和介质温度与基准介质在不同温度下的基准介 质声速数据库(带温度补偿的基准 介质声速数据库) 或与同时测得超声波在位于切料罐 3内基准筒 10里的基准介 质传播速度进行比较, 判断切料罐 3中介质是否与基准介质相同: 如果切料罐 3 中介质与基准介质相同, 则智能控制器 5打开切料阔 11进行切料; 在切料过程 中, 如果智能控制 5发现切料罐 10中介质与基准介质不同或切料时间达到预定 时间, 则关闭切料阀 7停止切料; 从所述基准筒 10测得的实时基准介质声速是 通过基准筒 10自己配置的超声波探头 4-4探测,并由所述智能控制器 5采集的。

所述基准筒 10是一根直径为 Φ20πιιη〜Φ200ιτιπι、长度为 200mm〜2000ram的圆 管顶部和底部都分别用同样直径的金属片封死 , 在顶部金属片的边缘开一个圆 孔, 向上焊一个直径为金属管, 在这个金属管的顶部配装一个活的密封件球阀 , 在作排气和注入基准介质时用; 基准筒 10内注入基准介质, 将一个收发共用的 超声波探头 4-4耦合在顶部的金属片上, 所述智能控制器 5通过超声波探头 4 - 4 向基准筒 10的底部发射一个超声波脉冲信号, 此信号通过筒内的基准介质到达 筒的底部, 反射再经过基准介质传输回采, 由超声波探头接收, 经过智能控制器 处理, 精确地测量出筒内基准介质的实时速度。 所述基准筒 10通过法兰安装在 所述切料罐盖板上远离中心的外缘区,所述温 度传感器配置在切料罐盖板上的基 准筒附近, 更确切地是安装在所述基准筒 10与切料罐 3的侧壁之间。

所述切料阀 11为配装有阀门回讯器的气动球阀或者电磁阀 所述智能控制 器 5连接阀门回讯器并采集回讯信号,并利用采 的回讯信号监测切料阀 7的开 闭状态。在所述气动阀或者电磁阀下游的切料 管段上还配装有用于手动切料的手 动球阀, 所述气动阀配有气动三联件。

所述智能控制器 5包括 CPU和 CPU控制的测温电路、 超声波发射电路、 超声 波接收电路、泵阀控制电路、报警显示电路和 通讯电路; 所述报警显示电路和通 讯电路进一步连接控制室内的终端设备;所述 测温电路通过温度传感器采集切料 罐 3内介质温度,所述超声波发射电路通过收发 用的超声波探头 4-1, 4- 向切 料罐 3内介质发射超声波和向基准筒 10内基准介质发射超声波、 所述超声波接 收电路通过收发共用的超声波探头采集切料罐 3内介质声波和向基准筒 10内基 准介质声波,所述泵阀控制电路接收切料阀 7配置的阀门回讯器的阀位信号,控 制回料泵和切料阀 7, 当阀门回讯的阀位信号与泵阀控制电路输出的 阀控制信号 不符时, 报警显示电路通过屏显、 警报器或和控制室内的终端设备报警。

其方式是基准筒 10内注入基准介质, 将一个收发共用的超声波探头 4-4, 耦合在顶部的金属片上, 智能控制器通过超声波探头 4-4向基准筒 10的底部发 射一个超声波脉冲信号,此信号通过筒内的基 准介质到达筒的底部,反射再经过 基准介质传输回采, 由超声波探头接收, 经过智能控制器处理, 精确地测量出筒 内基准介质的声速。将另一个收发共用的超声 波探头安装在切料罐的侧面,通过 智能控制器发射超声波脉冲信号,并测出切料 罐中介质的声速。根据声速的比较, 判断出基准筒 10中和切料罐 3中的两种介质是否相同, 由于切料罐 3和储罐是 通过直径为 Φ ΙΟπιη!〜 300mra管线(进料管)连通的, 切料罐 3中的介质就是储罐 中的介质, 而基准筒 10中的介质是我们注入的基准介质。 根据在线检测到基准 筒 10中介质和切料罐 3中介质声速相同与不同, 判断出切料罐 3内介质与基准 筒 10内介质是否相同, 从而进行相应的工艺控制。

其工作方式还可以更具体是当 "测得切料罐中介质与基准介质相同"与 "设 定的切料时间到"两个条件都具备时, 才打开切料阀进行切料; 当 "测得切料罐 中介质与基准介质不同"或者 "切料时间达到设定时间后", 即关闭切料阀停止 切料; 停止切料后, 再等测得切料罐中介质与基准介质相同时, 才打开切料阀进 行再切料; 依次循环自动进行。

切料罐 3通过进料管及阀门 2与储罐 1相连接,在切料罐上水平安装有两个 外贴式超声波探头 4-1和 4-3,其中超声波探头 4-3是作为超声波探头 4-1的辅 助检测设置。 切料罐 3是一个下排放式锥底立罐, 切料管 11上安装一个用于控 制切料的电磁阀 7, 电磁阀 7也可以是任一种其他能够自动控制的阀门。 超声波 探头 4-1外贴在切料罐偏上位置, 与切料管 11进料口之间的距离为 H, 本发明 设计重介质在切料罐中的下降速度为 v, 电磁阀 7的反应时间为 t, 为实现前面 所述方法中,切料时间 T未到时, 安装在切料罐上的超声波探头 4-1和 4-3反馈 的回波时间在误差范围之外与基准数据不同, 智能控制系统 5发出指令关闭电磁 阀 7, 停止切料, 在电磁阔的反应时间内 t内, 两种不溶液体的分界面平行于或 者高于切料管的进料口横切面, H与 V和 t的关系为11 ^, 其中 t 5s。

两种获取基准数据的方法通过两种不同的装置 实现, 一种是通过在切料罐 3 内设置基准筒 10, 并在基准筒 10旁边设置温度计一支, 同时在基准筒 10上安 装有超声波探头 4-4。 基准筒 10高度的设计只要当温度相同时, 切料罐与基准 筒内同为重介质时,超声波探头 4-1和 4-4检测到的超声波在重介质中的传播速 度相同即可。

另一种方法通过在智能控制系统 5内通过安装芯片或 SD卡等数字存储方式实 现,将切料罐中为重介质时,超声波探头 4-1检测到的传播速度与温度之间的关 系曲线存入数字存储载体中。

根据储罐内杂质的程度采用不同的锥度,底部 锥角 Θ /2范围在 30 ° - 65° 。 整个系统由智能控制器 5进行控制。

图 4中显示的是为了实现切料罐 3中轻介质的回流, 进料管与切料罐连接方 式, 切料罐顶部的设计, 以及回料泵的安装位置。 一共有八种方式, 分别为: 进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向 另一端延伸;

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接,切料罐 3顶部从进料一端水平向另 一端延伸;

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至 低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜安装, 分水罐 3顶部从进料一端水平向另一端延伸;

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 分水罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜与切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延 伸, 倾斜角 α为 5-10度;

进料管倾斜安装, 高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

切料罐 3顶部是水平的时候, 回料泵安装在切料罐的中间位置, 当切料罐 3 顶部从进料一端由髙至低向另一端延伸,回料 泵安装在切料罐进料管一端的边缘 处。

由于在柴油脱水分离方法中, 采用接触式探测方法作为辅助检测, 即在阀门 2或切料罐 3内高于超声波探头 4-1的位置, 安装一支接触式探测器。

按照上述的切料方法, 发明人以原油储罐脱水为例, 同一批油品, 设定在脱 水过程中水流的下降速度 V=600mm/s,已知电磁阀 7的反应时间 t=5s,按照工作人 员经验设定脱水时间 T=6h。

在通过设置基准筒和温度计的方式获得基准数 据的系统中, 进行连续脱水试 验十次, 结果见图 18和图 19。

按照上述的切料方法, 发明人以原油储罐脱水为例, 同一批油品, 设定在脱 水过程中水流的下降速度 V=600mm/ S ,已知电磁阔 7的反应时间 t=5s,按照工作人 员经验设定脱水时间 T=6h。

通过在智能控制系统 5 内通过安装芯片或 SD卡等数字存储方式获取基准数 据, 与超声波探头 4-1 的反馈数据进行对比。 数字存储载体中存储的数据如图 20所示。

连续进行脱水试验十次, 结果详图 21和图 22所示。

实施例 3

图 9是利用超声波识别不同比重不易燃不挥发液 介质间歇式排放方法流程 图示意图。

当开始分离两种液体介质时, 打开阀门 2, 当位于测量筒 4上的超声波探头 4-5探测反馈的数据与智能控制系统中存储的相 同温度下的基准数据相同时, 智 能控制系统 5发出指令, 进料管上自动控制阀门 KV1和通气管自动控制阀门 KV2 打开, 与空气相通, 开始进料。基准数据是存在智能控制系统中的 经过试验得出 的在本系统中,超声波在重介质中的传播速度 与温度的关系数据,找到相同温度 所对应的传播速度, 以此作为基准用来比对。 安装在切料罐 3上的两个超声波探头 4-1和 4-2反馈的回波时间相同时,智 能控制系统 5发出指令关闭自动控制阀门 KV1 , 停止进料, 切料管上自动控制阀 门 KV3开启进行切料。在智能控制系统 5中还存有超声波在气体中的传播速度范 围, 当超声波探头 4- 5检测到的传播速度同系统中数据进行比对, 气体的范围 内时, 切料管自动控制阀门 KV3关闭, 进料管重新进料。

上述过程重复 n次后, 其中 n l, 当测量筒 4上的超声波探头 4-5的反馈 数据与智能控制系统 5 中的相同温度基准数据不同时, 系统指令自动控制阀门 KV1关闭, 停止进料, 自动控制阀门 KV3打开, 开始切料。 停止进料的指令从发 出到自动控制阀门 KV1完全关闭, 称为阀门的反应时间 t, 已知 t 5s, 在阀门 的反应时间内 t内,测量筒 4中两种不互溶液体的分界面下降至平行于或 高于 切料管的进料口横切面, 一次分离排放过程完成。

切料完成后,测量筒 4中轻介质上浮至测量筒的顶部沿着测量筒顶 顺延至 与测量筒顶部连接的的进料管顶部回流至储罐 1中。

利用超声波识别不同比重不易燃不挥发液体介 质间歇式排放方法整个过程 通过图 10的装置实现。如图 10所示,储罐 1与闽门 2连接后通过进料管连接测 量筒 4,测量筒 4上安装有超声波探头 4-5以及温度探测器 T1 ,测量筒 4通过自 动控制闽 KV1与切料罐 3相连,切料罐 3上垂直间隔安装两个外贴式超声波探头 4-1和 4-2, 在切料罐的侧壁设有手孔 Sl, 用于人工手动清理堆积在切料罐 3内 的杂质。 切料罐的下方连接切料管, 通过自动控制阀 KV3和阔门 7, 最后通向排 污池, 在排放池中有插入式检测探头, 用来检测排放后水中的油含量。 同时, 在 切料罐的顶部设有管路通过自动控制阀 KV2和阀门 8与空气相通,在正中位置为 佳。阀门 7和闽门 8为即可自动控制又能手动控制的阀门,在整 切料过程中一 直处于开启的状态。整个系统由智能控制器 5控制。智能控制系统 5内设置有芯 片或 SD卡等数字载体用数字存储方式记录测量筒 4中重介质液体中超声波传播 速度与温度之间的关系曲线以及超声波在气体 介质中的传播速度范围。

为实现当测量筒 4上的超声波探头 4-5的反馈数据与智能控制系统 5中的相 同温度基准数据不同时, 自动控制阀门 KV1关闭, 停止进料, 在阀门的反应时间 内 t内,测量筒 4中两种不互溶液体的分界面平行于或者高于 料管的进料口横 切面, 假设测量筒 4的高度为 H, 自动阀门 KV1打开时, 测量筒内重介质下降速 度为 v, 则^ v和 t之间的关系为 H vt,其中 t 5s。

为方便回油,测量筒 4顶部与进料管路顶部的连接方式和测量筒的 部设计 见图 15, 八种方式分别为:

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向 另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接,切料罐 3顶部从进料一端水平向另 一端延伸。

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至 低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5- 10度。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜安装, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜与切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延 伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜安装, 高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

按照上述的切料方法和装置, 发明人以原油储罐脱水为例, 同一批油品, 设 定在测量筒中水流的下降速度 V=300mm/s,已知电磁阀 7的反应时间 t=5s,连续进 行分离排放试验十次, 结果如图 23所示。

实施例 4

图 11是利用超声波识别不同比重含有易燃易挥发 体介质间歇式排放方法 流程图示意图。

当开始分离两种液体介质时, 打开阀门 2, 当位于测量筒 4上的超声波探头 4-5探测反馈的数据与智能控制系统中存储的相 同温度下的基准数据相同时, 智 能控制系统 5发出指令,进料管上自动控制阀门 KV1和与储罐 1相通的管路上自 动控制阀门 KV4打开, 幵始进料。基准数据是存在智能控制系统中的 经过试验得 出的在本系统中,超声波在重介质中的传播速 度与温度的关系数据,找到相同温 度所对应的传播速度, 以此作为基准用来比对。

安装在切料罐 3上的两个超声波探头 4-1和 4-2反馈的数据相同时, 智能控 制系统 5发出指令关闭自动控制阀门 KV1和 KV4, 停止进料, 连接氮气或惰性气 体的管路上的自动控制阀门 KV2和切料管上自动控制阀门 KV3开启进行切料。在 智能控制系统 5 中还存有超声波在气体中的传播速度范围, 当超声波探头 4-2 检测到的回波速度同系统中数据进行比对, 在气体的范围内时, 自动控制阀门 KV2和 KV3关闭, 停止切料, 自动控制阀门 KV1和 KV4打开, 进料管重新进料。

上述过程重复 n次后, 其中 η 1, 当测量筒 4上的超声波探头 4- 5的反馈数 据与智能控制系统 5中的相同温度基准数据不同时, 系统指令自动控制阀门 KV1 和与储气罐相通的阀门 KV4关闭,停止进料, 自动控制阀门 KV3打开和进气阀门 KV2打开, 开始切料。 停止进料的指令从发出到自动控制闽门 KV1完全关闭, 称 为阀门的反应时间 t, 己知 t 5s, 在阀门的反应时间内 t内, 测量筒 4中两种 不互溶液体的分界面平行于或者高于切料管的 进料口横切面,一次分离排放过程 完成。

切料完成后, 测量筒 4中轻介质上浮至测量筒的顶部沿着测量筒顶 顺延至 与测量筒顶部连接的的进料管顶部回流至储罐 1中。

利用超声波识别不同比重含有易燃易挥发液体 介质间歇式排放方法整个过程 通过图 12的装置实现。如图 12所示,储罐 1与阀门 2连接后通过进料管连接测 量筒 4,测量筒 4上安装有超声波探头 4-5以及温度探测器 T1,测量筒 4通过自 动控制阀 KV1与切料罐 3相连,切料罐 3上垂直间隔安装两个外贴式超声波探头 4 - 1和 4-2, 在切料罐的侧壁设有手孔 Sl, 用于人工手动清理堆积在切料罐 3内 的杂质。 切料罐的下方连接切料管, 通过自动控制阀 KV3和阀门 7, 最后通向排 污池, 在排放池中有插入式检测探头, 用来检测排放后水中的油含量。 同时, 在 切料罐的顶部设有管路通过自动控制阀 KV4与储罐 1相通,以达到与储罐 1的压 力平衡,另外此管路的另一端通过自动控制阀 门 KV2和阀门 8与氮气或者惰性气 体相连,此连接管路位于切料罐顶部正中位置 为佳。阀门 7和阀门 8为即可自动 控制又能手动控制的阀门, 在整个切料过程中一直处于开启的状态。 在切料罐 3 的顶部还设有安全阔,在压力过大时用于泄压 排气保证安全。整个系统由智能控 制器 5控制。 智能控制系统 5内设置有芯片或 SD卡等数字载体用数字存储方式 记录测量筒 4 中重介质液体中超声波传播速度与温度之间的 关系曲线以及超声 波在气体介质中的传播速度范围。

为实现当测量筒 4上的超声波探头 4-5的反馈数据与智能控制系统 5中的相 同温度基准数据不同时, 自动控制阀门 KV1和 KV4关闭, 停止进料, 在阀门的反 应时间内 t内,测量筒 4中两种不互溶液体的分界面平行于或者高于 料管的进 料口横切面, 假设测量筒 4的高度为 H, 自动阀门 KV1打开时, 测量筒内重介质 下降速度为 v, 则11、 V和 t之间的关系为 H vt , 其中 t 5s。

为方便回油,测量筒 4顶部与进料管路顶部的连接方式和测量筒的 部设计 见图 15, 八种连接方式分别为- 进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向 另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接,切料罐 3顶部从进料一端水平向另 一端延伸。

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至 低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5- 10度。

进料管倾斜安装, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜与切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延 伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜安装, 高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

按照上述的切料方法和装置, 发明人采用轻质油中液化石油气脱水的过程, 同一批油品, 设定在测量筒中水流的下降速度 V=300mm/ S ,巳知电磁阀 7的反应 时间 t=5s,进行脱水试验十次, 结果如图 24所示。

实施例 5

图 13是本发明中利用超声波识别不同比重轻介质 易燃易挥发高温下易反 应的液体介质间歇式排放方法流程图示意图。

当开始分离两种液体介质时, 打幵阀门 2, 当位于测量筒 4上的超声波探头 4-5探测反馈的数据与智能控制系统中存储的相 同温度下的基准数据相同时, 智 能控制系统 5发出指令,进料管上自动控制阀门 KV1和与储罐 1相通的管路上自 动控制阀门 KV4打开,开始进料。基准数据是存在智能控制 系统中的经过试验得 出的在本系统中,超声波在不同温度下重介质 中的传播速度数据, 以此作为基准 用来比对。

安装在切料罐 3上的两个超声波探头 4-1和 4-2反馈的数据相同时,智能控 制系统 5发出指令关闭自动控制阀门 KV1和 KV4, 停止进料, 连接氮气或惰性气 体的管路上的自动控制阀门 KV2、 KV5和切料管上自动控制阀门 KV3开启进行切 料。在智能控制系统 5中还存有超声波在气体中的传播速度范围, 当超声波探头 4 - 2检测到的传播速度同系统中数据进行比对, 在气体的范围内时, 自动控制阀 门 KV2和 KV3关闭, 停止切料, 待储气罐中充满一定量气体后, 关闭自动控制阔 门 KV5, 自动控制阀门 KV1和 KV4打开, 进料管重新进料。

上述过程重复 n次后, 其中 η 1, 当测量筒 4上的超声波探头 4-5的反馈 数据与智能控制系统 5 中的相同温度基准数据不同时, 系统指令自动控制阀门 KV4关闭, KV2打幵, 此时储气罐内的气体, 将进入到测量筒 4中的轻介质推回 至储罐 1中, 一次分离排放完成。

利用超声波识别不同比重轻介质为易燃易挥发 高温下易反应的液体介质间歇 式排放方法整个过程通过图 14的装置实现。如图 14所示,储罐 1与阀门 2连接 后通过进料管连接测量筒 4, 测量筒 4上安装有超声波探头 4-5以及温度探测器 Tl, 测量筒 4通过自动控制阀 KV1与切料罐 3相连, 其中进料管连接在切料罐 3 的底部, 以方便于后来由于压力作用将液体介质推回至 测量筒 4 中, 切料罐 3 上垂直间隔安装两个外贴式超声波探头 4-1和 4-2,在切料罐的侧壁设有手孔 S1, 用于人工手动清理堆积在切料罐 3内的杂质。切料罐的下方连接切料管,通过 动控制阀 KV3和阔门 7, 最后通向排污池, 在排放池中有插入式检测探头, 用来 检测排放后水中的油含量。 同时, 在切料罐的顶部设有管路通过自动控制阀 KV4 与储罐 1相通, 以达到与储罐 1的压力平衡,另外此管路的另一端通过自动 制 阀门 KV2, 储气罐 6和自动控制阀门 KV5, 阀门 8与氮气或者惰性气体相连, 此 连接管路位于切料罐顶部正中位置为佳。阀门 7和阀门 8为即可自动控制又能手 动控制的阀门,在整个切料过程中一直处于开 启的状态。在切料罐 3的顶部还设 有安全阀,在压力过大时用于泄压排气保证安 全。整个系统由智能控制器 5控制。 智能控制系统 5内设置有芯片或 SD卡等数字载体用数字存储方式记录测量筒 4 中重介质液体中超声波传播速度与温度之间的 关系曲线以及超声波在气体介质 中的传播速度范围。

储气罐内充满一定量的氮气或者惰性气体, 这些气体在切料罐中产生一个压 力 Pd,其中 Pd大于储罐 1中的压力 Ps,并且储气罐 6中的气体通过 Pd的作用, 足以把测量筒 4以及从储罐到测量筒 4之间管路里的轻介质借助压强的作用推回 至储罐 1中,切水罐 3中的重介质推回至测量筒 4排料口处。这时就需要设计将 测量筒 4排料口与自动控制阔 KV1之间的管路内的容积大于或者等于储罐 1到测 量筒 4之间的管路的容积。

为方便回油,测量筒 4顶部与进料管路顶部的连接方式和测量筒的 部设计 见图 15, 八种方式分别为:

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平 向另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接,切料罐 3顶部从进料一端水平向另 一端延伸。

进料管水平方向与切料罐 3顶部平行连接,切料罐 3顶部从进料一端由高至 低向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接,切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜安装, 切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端由高至低 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜与切料罐 3顶部连接,切料罐 3顶部从进料一端水平向另一端延 伸, 倾斜角 α为 5-10度。

进料管倾斜安装, 高于切料罐 3顶部连接, 切料罐 3顶部从进料一端水平 向另一端延伸, 倾斜角 α为 5-10度。 发明人将上述的切料方法和装置用在天然气轻 质油脱水上,天然气轻质油中 的主要成分为 C5, 在温度达到 35°C以上, 在一定浓度下, 容易发生聚合反应, 形成髙分子副产物, 堵塞管路。 同一批油品, 进行脱水试验十次, 结果如图 25 所示:

以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技 术方案和有益效果进行了进一 步详细说明, 所应理解的是, 以上所述仅为本发明的具体实施例而已, 并不用于 限定本发明的保护范围, 凡在本发明的精神和原则之内, 所做的任何修改、等同 替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。