论文部分内容阅读
摘要：防冻堵智能报警液位计在水套式加热炉上的应用，有效防止事故的发生，提高加热炉运行效率，降低设备的维护费用，减少员工的劳动强度。
一、引言
水套式加热炉是油田专用的加热设备，现各采油站使用的加热炉主要是完成原油加热、循环、掺水加热、站内采暖等工作。
加热炉重要的“三大”附件之一液位计，是反应炉体内加热介质的使用情况，现有液位计是多采用的“玻璃管液位计”来显示加热炉壳体内液位高低，冬季生产运行时，由于该液位计受外部低温的影响，极容易造成玻璃管冻堵、损坏、炸裂等现象，使用这种的液位计运行时不能观察的加热炉壳体内液位的真实情况，其设计不合理，存在安全隐患，如果发现不及时容易造成设备事故的发生。
采油厂各采油站目前所使用的水套加热炉，对炉体内液位控制及显示方法有两种，一是使用可视“玻璃管”液位计，依靠人工巡检来确定加热炉炉体内加热介质缺失情况，完成补水，普通“玻璃管”液位计在冬季低温情况下有可能被冻坏，起不到液位警示作用而产生安全隐患。二是使用磁翻板液位仪，虽然可以解决冬季防冻问题，但经常出现磁翻板遇卡，磁性消退等现象，也不能及时准确显示监控液位，造成危险。
二、需求分析
三、方案设计
1、液位控制系统方案
在液位计内部上下限位置安装两个磁性浮球及磁簧开关，浮球随着容器内液面的升降而升降，即可触发磁簧开关动作，液位触点信号为输出源，接入控制箱，实现声光报警或远程液位控制。
浮球连续式液位计是利用浮球内磁铁随液位的变化来改变本体杆内的电阻与磁簧开关所组成的分压电路，从而转换成分压信号，此分压信号可经过液位计变成4～20mA等标准电子信号，以检测液位。磁簧开关的间隙愈小，精度越高。此液位计还可配合其他二次仪表作远距离指示，是一种原理简单，可靠性极佳的液位显示装置。
2、玻璃管保温材方案
设计在玻璃管背面安装电加热棒，镶嵌在玻璃管外侧，并用保温材料填充，外层有不锈钢罩套作为保护，达到防温度损失等功效，在护罩底部安装控液阀，感应传感器等附件，达到降低热损失等。
优点：
①结构简单，可以使用成品件。
②成本费用低。
③占用空间小，熱效益高。
3、控液阀方案
加热炉主要“三大附件”之一液位情况，依靠液位计来监测，是反应加热炉热效益及各项运行指标的重要的参数。控液阀是防冻堵智能型报警液位计的一个部件，它是关系到在加热炉丢失加热介质的情况下，能否及时切断加热介质的流失。
控液阀的原理是当液体在管道里流动时，只能沿着一个方向流动，不允许反向倒流，当给控液阀指令时，会立即关闭，也就是类似单向阀，阻止反向流通的作用。
4、PLC系统制作方案
PLC可编程逻辑控制器是控制系统的核心部分，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
我们在液位计上、下流管线上安装温度传感器，及时反映液位计的温度。冬季生产，可以动态调整加热棒及管线电热带的各项温度，确保液位计不冻堵，发生安全事故。在配电箱内安装了数据解码器，负责读取和录入工作，并有两套回路执行，各项数据的采集、执行。
5、报警系统制作方案
报警系统是液位计的重点部分，它是汇集各项数据的采集、分析，传达准确的指令，主线一：负责各部位的温度数据分析、下达指令。主线二：负责及时准确的报警工作。采用同时通过声、光报警，及时提醒操作员工。主线三：及时显示各部位的温度值，液位计液位的缺失情况，发出相应的预警。
四、实施效果
研制防冻堵智能液位计达到的预期目标效果
①玻璃管外设不锈钢防护罩，防止意外发生;
②测量范围大，数据清晰，直观可视;
③带有上、下限水位声光报警功能;
④具有防冻功能，可满足室外寒冷环境下的规模使用;
⑤上、下端口安装通液阀，极端情况下自动启闭;
⑥PLC集成控制，可实现远程数据传输、采集和跟踪;
⑦易于安装、维修方便。
1、年度经济效益分析：
截止11月作业区现场已更换完成10台，现场实施效果较好，长期创效约12万元，预算节省加热炉后期维护维护费用18万元，应用新型产品，提高生产时率，创效4.09万元，累计创效12.09万元，达到了活动目标的要求。
经济效益
实施前的单台年度维护费用：4套（玻璃管）*760元/套=3040元
实施后一费用（产品可以安全运行10年）：1套（智能装置）*6700元/套=6700元
实施前10年度维护费用：（500台次）=500套*760元=380000元
一次性投入费用：（50台次）=50套*6700元=335000元
年度对比：380000-335000=45000元
应用新型产品，提高生产时率，挽回产量损失
实施前单台次更换玻璃管约3小时，单台次井平均产量4吨/天，全年平均更换3次，即4/24*3*3=1.5吨，作业区更换100井次，既100*1.5=150吨。
技术创新成果净现值=（1-30%）×分成系数×∑{〔年新增原油产量×（单位原油价格-单位生产成本）-税金及附加〕=（1- 0.3）×1×150×（750-360）×（1+10%）=40900元。
累计创效为：45000+40900=85900元。
2、社会效益分析
1）杜绝设备事故隐患的发生，提高加热炉运行效率，减少了工人的劳动强度。
2）应用新型防冻堵智能型报警液位计技术，降低了设备的维护费用，提高了安全系数。
（作者单位：辽河油田曙光采油厂）
一、引言
水套式加热炉是油田专用的加热设备，现各采油站使用的加热炉主要是完成原油加热、循环、掺水加热、站内采暖等工作。
加热炉重要的“三大”附件之一液位计，是反应炉体内加热介质的使用情况，现有液位计是多采用的“玻璃管液位计”来显示加热炉壳体内液位高低，冬季生产运行时，由于该液位计受外部低温的影响，极容易造成玻璃管冻堵、损坏、炸裂等现象，使用这种的液位计运行时不能观察的加热炉壳体内液位的真实情况，其设计不合理，存在安全隐患，如果发现不及时容易造成设备事故的发生。
采油厂各采油站目前所使用的水套加热炉，对炉体内液位控制及显示方法有两种，一是使用可视“玻璃管”液位计，依靠人工巡检来确定加热炉炉体内加热介质缺失情况，完成补水，普通“玻璃管”液位计在冬季低温情况下有可能被冻坏，起不到液位警示作用而产生安全隐患。二是使用磁翻板液位仪，虽然可以解决冬季防冻问题，但经常出现磁翻板遇卡，磁性消退等现象，也不能及时准确显示监控液位，造成危险。
二、需求分析
三、方案设计
1、液位控制系统方案
在液位计内部上下限位置安装两个磁性浮球及磁簧开关，浮球随着容器内液面的升降而升降，即可触发磁簧开关动作，液位触点信号为输出源，接入控制箱，实现声光报警或远程液位控制。
浮球连续式液位计是利用浮球内磁铁随液位的变化来改变本体杆内的电阻与磁簧开关所组成的分压电路，从而转换成分压信号，此分压信号可经过液位计变成4～20mA等标准电子信号，以检测液位。磁簧开关的间隙愈小，精度越高。此液位计还可配合其他二次仪表作远距离指示，是一种原理简单，可靠性极佳的液位显示装置。
2、玻璃管保温材方案
设计在玻璃管背面安装电加热棒，镶嵌在玻璃管外侧，并用保温材料填充，外层有不锈钢罩套作为保护，达到防温度损失等功效，在护罩底部安装控液阀，感应传感器等附件，达到降低热损失等。
优点：
①结构简单，可以使用成品件。
②成本费用低。
③占用空间小，熱效益高。
3、控液阀方案
加热炉主要“三大附件”之一液位情况，依靠液位计来监测，是反应加热炉热效益及各项运行指标的重要的参数。控液阀是防冻堵智能型报警液位计的一个部件，它是关系到在加热炉丢失加热介质的情况下，能否及时切断加热介质的流失。
控液阀的原理是当液体在管道里流动时，只能沿着一个方向流动，不允许反向倒流，当给控液阀指令时，会立即关闭，也就是类似单向阀，阻止反向流通的作用。
4、PLC系统制作方案
PLC可编程逻辑控制器是控制系统的核心部分，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
我们在液位计上、下流管线上安装温度传感器，及时反映液位计的温度。冬季生产，可以动态调整加热棒及管线电热带的各项温度，确保液位计不冻堵，发生安全事故。在配电箱内安装了数据解码器，负责读取和录入工作，并有两套回路执行，各项数据的采集、执行。
5、报警系统制作方案
报警系统是液位计的重点部分，它是汇集各项数据的采集、分析，传达准确的指令，主线一：负责各部位的温度数据分析、下达指令。主线二：负责及时准确的报警工作。采用同时通过声、光报警，及时提醒操作员工。主线三：及时显示各部位的温度值，液位计液位的缺失情况，发出相应的预警。
四、实施效果
研制防冻堵智能液位计达到的预期目标效果
①玻璃管外设不锈钢防护罩，防止意外发生;
②测量范围大，数据清晰，直观可视;
③带有上、下限水位声光报警功能;
④具有防冻功能，可满足室外寒冷环境下的规模使用;
⑤上、下端口安装通液阀，极端情况下自动启闭;
⑥PLC集成控制，可实现远程数据传输、采集和跟踪;
⑦易于安装、维修方便。
1、年度经济效益分析：
截止11月作业区现场已更换完成10台，现场实施效果较好，长期创效约12万元，预算节省加热炉后期维护维护费用18万元，应用新型产品，提高生产时率，创效4.09万元，累计创效12.09万元，达到了活动目标的要求。
经济效益
实施前的单台年度维护费用：4套（玻璃管）*760元/套=3040元
实施后一费用（产品可以安全运行10年）：1套（智能装置）*6700元/套=6700元
实施前10年度维护费用：（500台次）=500套*760元=380000元
一次性投入费用：（50台次）=50套*6700元=335000元
年度对比：380000-335000=45000元
应用新型产品，提高生产时率，挽回产量损失
实施前单台次更换玻璃管约3小时，单台次井平均产量4吨/天，全年平均更换3次，即4/24*3*3=1.5吨，作业区更换100井次，既100*1.5=150吨。
技术创新成果净现值=（1-30%）×分成系数×∑{〔年新增原油产量×（单位原油价格-单位生产成本）-税金及附加〕=（1- 0.3）×1×150×（750-360）×（1+10%）=40900元。
累计创效为：45000+40900=85900元。
2、社会效益分析
1）杜绝设备事故隐患的发生，提高加热炉运行效率，减少了工人的劳动强度。
2）应用新型防冻堵智能型报警液位计技术，降低了设备的维护费用，提高了安全系数。
（作者单位：辽河油田曙光采油厂）