水套加热炉智能测控装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及水套炉技术领域，特别涉及水套加热炉智能测控装置、系统及方法。

背景技术

目前油区生产的区块很多有超稠油、特稠油和普通稠油。原油开采进站后，因其粘度大，流动性差，外输存在较大的困难，同时造成油井回压高，严重影响油井的产能。针对这种情况，常采用水套炉加热的方式，将原油加热到一个较高的温度(90℃)，降低原油的粘度，实现原油外输。

水套炉在日常生产运行中，水套内的水会产生消耗，经常需要补充水量，而操作员工不能做到一直在现场观察加水，易产生冒加现象，造成水资源浪费。

为此，需要一种能够进行精确补水，提高生产效率，降低人工成本的水套加热炉智能测控装置、系统及方法。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供了水套加热炉智能测控装置，能够实现精确补水。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

水套加热炉智能测控装置，包括水套炉本体，以及设置在水套炉本体顶部的加水箱，还包括供水管、控制器、常闭电磁阀和位于加水箱内的水位控制阀；

水位控制阀包括水位控制阀本体、连接杆和浮球；浮球通过连接杆与水位控制阀本体连接；水箱的侧壁和顶部均开有进水孔，供水管穿过水箱侧壁的进水孔与水位控制阀本体的进水端连接；

常闭电磁阀安装在水箱顶部的进水孔上，供水管还与常闭电磁阀连接，常闭电磁阀与控制器电连接。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案在加水箱内设置水位控制阀，水位控制阀本体开启和关闭状态的转换主要靠浮球感知液位的变化。在水套炉的生产过程中，如果水套炉本体内的水被消耗，会引起加水箱内的液位发生变化，设置在加水箱内的浮球会随着液位变化而产生向下的位移，当液位下降后，浮球随之下降，浮球下降，水位控制阀本体的阀门开启，水流经供水管，从水位控制阀本体流出，进入加水箱内，为水套炉本体补水。当液位上升后，浮球随之产生向上的位移，当浮球上升到一定的高度后，水位控制阀本体的阀门关闭，即自动停止向水套炉本体内放水。

本方案为了进一步精确控制加水量，以及方便对加水进行主动干预，水箱顶部的进水孔上还安装常闭电磁阀，在日常使用中，常闭电磁阀关闭，当需要主动控制加水量或水位控制阀出现故障时，可以通过控制器控制常闭电磁阀开启，为水套炉本体加水。由于常闭电磁阀位于水箱顶部，其加水的量可以高于水位控制阀加水的量。

综上，本方案能够自动完成水套炉本体的补水，还能对加水量进行精确的控制，相比于人工控制，可以降低用人成本，提高生产效率。

进一步，还包括设置在水套炉本体内的液位传感器，液位传感器与控制器电连接；

控制器用于从液位传感器获取液位数据，根据液位数据判断液位是否低于警戒值，如果低于警戒值，控制常闭电磁阀开启。

通过对液位的监测，可以在液位低于警戒值时，即水位控制阀没有起到应有的作用时，及时向水套炉本体内注水，避免造成水套炉的损坏。

进一步，还包括设置在水套炉本体内的温度传感器，温度传感器与控制器电连接；

控制器还用于从温度传感器获取温度数据，根据温度数据和预设的液位参数确定当前的预设液位，根据液位数据判断液位是否低于预设液位，如果低于预设液位，再根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于上升状态，如果未处于上升状态，控制常闭电磁阀开启。

本优选方案中，在水位控制阀自动加水的液位以上，还可以为不同的温度设置不同的预设液位，在水位控制阀停止加水后，继续为水套炉本体加水，能够根据水套炉本体在不同温度下的工作状态，对加水量进行针对性控制。

进一步，所述控制器还用于根据预设时间内的温度数据判断温度是否处于平稳状态，如果处于平稳状态，再根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于下降状态，如果处于下降状态，判断预设时间内液位的下降幅度是否高于阈值，如果高于阈值，生成报警信息。

温度处于平稳状态，表明温度没有异常波动，但是预设时间内液位的下降幅度高于阈值表明当前水的消耗量出现异常，水套炉本体可能出现问题或者液位传感器出现故障，通过生成报警信息，便于相关人员及早发现故障。

进一步，还包括服务器，控制器与服务器通信连接，服务器用于从控制器获取对应的温度数据和液位数据，统计各控制器对应温度数据和液位数据在预设周期内的波动，将温度数据的波动和液位数据的波动均处于第一设定值以内的控制器标记为休眠控制器，向休眠控制器发送休眠控制指令；休眠控制器还用于根据休眠控制指令，进入休眠状态。

使温度数据的波动和液位数据的波动均处于第一设定值以内的控制器休眠，换句话说，使工作状态稳定的控制器休眠，可以减少能耗，同时降低服务器的数据处理量。

进一步，所述服务器还用于将温度数据的波动和液位数据的波动均大于第一设定值，且小于第二设置值的控制器标记为稳定控制器，向稳定控制器发送降频控制指令；稳定控制器还用于根据降频控制指令，降低温度数据和液位数据的采集频率。

使温度数据的波动和液位数据的波动均大于第一设定值，且小于第二设置值的控制器以更低的采集频率工作，可以减少数据的处理量，仅维持最低强度的检测。

进一步，所述服务器还用于向报警信息对应的控制器发送升频控制指令，报警信息对应的控制器还用于根据升频控制指令，提高温度数据和液位数据的采集频率。

提高报警信息对应控制器的采集频率，能够让得到更完整的温度数据和液位数据，便于后续的分析处理。

本发明的目的之二在于，提供水套加热炉智能测控方法，包括如下内容：

采集步骤：通过设置在水套炉本体内的温度传感器和液位传感器分别采集温度数据和液位数据；

数据获取步骤：通过控制器获取温度数据和液位数据；

液位高度判断步骤：根据液位数据判断液位是否低于警戒值，如果低于警戒值，执行注水步骤；再根据温度数据和预设的液位参数确定当前的预设液位，根据液位数据判断液位是否低于预设液位，如果低于预设液位，执行液位变化判断步骤；

液位变化判断步骤：根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于上升状态，如果未处于上升状态，执行注水步骤；

注水步骤：控制设置在水套炉本体顶部的加水箱上的常闭电磁阀开启。

进一步，还包括预警步骤：根据预设时间内的温度数据判断温度是否处于平稳状态，如果处于平稳状态，再根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于下降状态，如果处于下降状态，判断预设时间内液位的下降幅度是否高于阈值，如果高于阈值，生成报警信息。

本发明的目的之三在于，提供水套加热炉智能测控系统，使用上述装置。

附图说明

图1为实施例一中水套加热炉的正视图；

图2为实施例一中加水箱的正视的纵剖图；

图3为实施例一水套加热炉智能测控装置的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：水套炉本体1、加水箱2、主水管3，第一支管4、第二支管5、水位控制阀本体6、连接杆7、浮球8、常闭电磁阀9。

实施例一

本实施例的水套加热炉智能测控装置，包括:水套炉本体1、加水箱2、供水管、控制器、常闭电磁阀9、水位控制阀、液位传感器、温度传感器和服务器。

如图1和图2所示，加水箱2固定在水套炉本体1顶部，水位控制阀固定在加水箱2内。

本实施例中，供水管包括主水管3，以及通过三通转接头与主水管3连接第一支管4和第二支管5。

水位控制阀包括水位控制阀本体6、连接杆7和浮球8；浮球8通过连接杆7与水位控制阀本体6连接；水箱的侧壁和顶部均开有进水孔，第一支管4穿过水箱侧壁的进水孔与水位控制阀本体6的进水端连接；本实施例中，水位控制阀本体6的出水口朝下。

安装时，需要根据水位控制阀的调节水位，控制水位控制阀在加水箱2内的高度，使浮球8能接触水面，并根据水面的变化控制水位控制阀本体6的开闭。

常闭电磁阀9安装在水箱顶部的进水孔上，第二支管5还与常闭电磁阀9连接，常闭电磁阀9与控制器电连接。

液位传感器和温度传感器固定在水套炉本体1内，液位传感器和温度传感器均与控制器电连接。

如图3所示，控制器用于从液位传感器获取液位数据，根据液位数据判断液位是否低于警戒值，如果低于警戒值，控制常闭电磁阀9开启。本实施例中，警戒值低于水位控制阀浮球8活动的最低高度，换句话说，当水位处于警戒值时，水位控制阀的浮球8与水面不接触。

控制器还用于从温度传感器获取温度数据，根据温度数据和预设的液位参数确定当前的预设液位，根据液位数据判断液位是否低于预设液位，如果低于预设液位，再根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于上升状态，如果未处于上升状态，控制常闭电磁阀9开启。本实施例中，预设的液位参数中，不同的温度对应不同的预设液位，温度越高，对应的预设液位越高；本实施例中，液位处于上升状态指，预设时间内每一次采样的液位，高于前一次的液位，在其他实施例中，还可以根据采样率设置每间隔若干次采样选取一次进行对比。

控制器还用于根据预设时间内的温度数据判断温度是否处于平稳状态，如果处于平稳状态，再根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于下降状态，如果处于下降状态，判断预设时间内液位的下降幅度是否高于阈值，如果高于阈值，生成报警信息。本实施例中，通过计算预设时间内所有采样的温度值的方差来判断平稳状态，将得到的方差与设定的方差值进行比较，如果小于设定的方差值，则认为处于平稳状态。设定的方差值可以根据提前测量的平稳状态的温度数据计算得来。下降状态的判断和上升状态同理。

控制器与服务器通信连接，控制器可以通过内置的WIFI模块或者4G模块等与服务器通信，本实施例中采用4G模块。

服务器用于从控制器获取对应的温度数据和液位数据，统计各控制器对应温度数据和液位数据在预设周期内的波动，将温度数据的波动和液位数据的波动均处于第一设定值以内的控制器标记为休眠控制器，向休眠控制器发送休眠控制指令；休眠控制器还用于根据休眠控制指令，进入休眠状态。本实施例中，分别计算预设周期内温度数据和液位数据的方差，表征波动，本实施例中，第一设定值小于上述的设定的方差值；在其他实施例中，还可以为温度数据和液位数据设置不同的第一设定值；进入休眠状态后，定期唤醒，例如每隔10天。

服务器还用于将温度数据的波动和液位数据的波动均大于第一设定值，且小于第二设置值的控制器标记为稳定控制器，向稳定控制器发送降频控制指令；稳定控制器还用于根据降频控制指令，降低温度数据和液位数据的采集频率。

服务器还用于向报警信息对应的控制器发送升频控制指令，报警信息对应的控制器还用于根据升频控制指令，提高温度数据和液位数据的采集频率。

本实施例还提供水套加热炉智能测控系统，使用上述装置。

基于水套加热炉智能测控系统，本实施例还提供水套加热炉智能测控方法，包括如下内容：

采集步骤：通过设置在水套炉本体1内的温度传感器和液位传感器分别采集温度数据和液位数据；

数据获取步骤：通过控制器获取温度数据和液位数据；

液位高度判断步骤：根据液位数据判断液位是否低于警戒值，如果低于警戒值，执行注水步骤；再根据温度数据和预设的液位参数确定当前的预设液位，根据液位数据判断液位是否低于预设液位，如果低于预设液位，执行液位变化判断步骤；

液位变化判断步骤：根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于上升状态，如果未处于上升状态，执行注水步骤；

注水步骤：控制设置在水套炉本体1顶部的加水箱2上的常闭电磁阀9开启；

预警步骤：根据预设时间内的温度数据判断温度是否处于平稳状态，如果处于平稳状态，再根据预设时间内的液位数据判断液位是否处于下降状态，如果处于下降状态，判断预设时间内液位的下降幅度是否高于阈值，如果高于阈值，生成报警信息。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的装置中，服务器还用于获取巡检计划，巡检计划包括巡检的水套炉以及每一水套炉的巡检时间；服务器还用于判断是否有巡检的水套炉对应的休眠控制器，如果有，判断休眠控制器的数量是否大于3个，如果大于3个，标记为测试控制器。

服务器还用于根据水套炉对应的巡检时间确定测试时间，测试时间为巡检时间前推5-12小时，本实施例中，前推10小时。服务器还用于在测试时间向测试控制器发送测试控制指令；控制器还用于接收测试控制指令后，控制常闭电磁阀开启，直至根据液位数据判断液位上升至预设最大液位，控制常闭电磁阀关闭。

服务器还用于在测试控制器上传的温度数据和液位数据中，将液位从预设最大液位至预设液位对应的液位数据和温度数据分别标记为测试温度数据和测试液位数据。其中各测试控制器采用相同的预设液位。

服务器还用于根据测试温度数据和测试液位数据分别绘制温度变化曲线和液位变化曲线，以温度数据为例，以温度为纵坐标，时间为横坐标绘制温度变化曲线，液位变化曲线同理。将各水套炉对应的温度变化曲线叠加在同一坐标系中生成温度变化图，以及将各水套炉对应的液位变化曲线叠加在同一坐标系中，生成液位变化图；服务器还用于将温度变化图和液位变化图打包为巡检辅助信息。

本实施例的方法还包括检测步骤：获取巡检计划，巡检计划包括巡检的水套炉以及每一水套炉的巡检时间；判断是否有巡检的水套炉对应的休眠控制器，如果有，判断休眠控制器的数量是否大于3个，如果大于3个，标记为测试控制器；

根据水套炉对应的巡检时间确定测试时间，在测试时间向测试控制器发送测试控制指令；控制器接收测试控制指令后，控制常闭电磁阀开启，直至根据液位数据判断液位上升至预设最大液位，控制常闭电磁阀关闭。

在测试控制器上传的温度数据和液位数据中，将液位从预设最大液位至预设液位对应的液位数据和温度数据分别标记为测试温度数据和测试液位数据。其中各测试控制器采用相同的预设液位。

根据测试温度数据和测试液位数据分别绘制温度变化曲线和液位变化曲线，以温度数据为例，以温度为纵坐标，时间为横坐标绘制温度变化曲线，液位变化曲线同理。将各水套炉对应的温度变化曲线叠加在同一坐标系中生成温度变化图，以及将各水套炉对应的液位变化曲线叠加在同一坐标系中，生成液位变化图；将温度变化图和液位变化图打包为巡检辅助信息。

由于控制器处于休眠状态后，无法获取相关的数据，无法得知液位传感器、温度传感器以及水套炉的工作状态，本实施例在巡检前，通过注水至预设最大液位，使温度和水位发生变化，以测试液位传感器、温度传感器是否正常工作。温度变化图和液位变化图来至3个以上的水套炉，有助于后续巡查人员进行对比分析，发现水套炉的异常漏水或者液位传感器、温度传感器失效等问题，能够提升巡检的效果。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。