专利名称：原油管输工艺过程模拟与自动化测试方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试方法及系统。涉及其它类 不包括的测试和管道系统技术领域。
背景技术：
对于原油管道输送而言，由于我国和国外一些地区的原油具有“高含蜡、高凝点、 高粘度”的特殊性，在常温下，尤其是冬季气温较低时或者输量较小时，加热原油易降温，流 动性变差。因此在原油管道设计、运行和优化输送时都需要着重考虑原油的流变特性及变 化规律，从而进行恰当的输送工艺设计，确保安全和节能输送。影响原油流变特性的因素繁多，主要包括(1)同一原油管道输送多个产区原油 的混兑比例；( 加热输送管道的热处理温度；C3)不同输量条件下的管输剪切条件；(4) 添加降凝剂输送工艺的加剂量；( 降温速率和终冷温度等。进行工艺设计就是要综合考 虑原油流变性的各种影响因素，确定最佳的参数组合，从而构成最优的输送工艺。常用的原油管道输送工艺有热处理输送、加剂输送、综合处理输送。管道科技工 作者20多年的研究表明，通过多种输送工艺的室内测试优选和评价，并通过必要的现场实 验验证，可以得到较优的原油管道输送工艺参数。目前，室内原油管道输送工艺过程模拟与 测试已经成为制定优化输送工艺必不可少的工作，而且由于原油资源的日益紧张，很多管 线输量下降，每年都要针对具体油品和管线进行大量的室内原油管道输送工艺测评，而且 对于实验的精度和效率要求越来越高。但是，目前国内外的室内原油管道输送工艺测评的设备水平和方法仍然比较初 级。现有测试所依托硬件由自研油品预处理设备、模拟设备和流变测试仪器组成，其中自 研设备相对简陋，流变测试仪器高度精密。整个测试过程存在人工干预较多，信息化程度不 高，测试过程的连续性和操作的一致性得不到有效保证。一方面不能适应频繁的长时间的 实验工作，另一方面不利于测试数据的积累、经验知识的取得和共享，主要表现在以下几个 方面1.测试设计方法不统一，没有统一的方案编制软件和方法指导；2.测试过程中设备间的衔接采用人为操作，从而引入了不可估计的误差；3.测试过程中对于温度的控制不够精确；4.测试必须专人值守，需要耗费大量的人力；5.测试数据没有采用统一形式存储，造成了信息资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是发明一种统一、不受人为因素影响、温度控制精确、节省人力、数 据便于存储的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试方法及系统。鉴于以上问题，本发明综合应用信息、数据库、机电一体化、自动化控制等现代工 业技术手段，从根本上解决目前原油管道输送工艺室内测评中存在的问题，实现原油管输工艺过程模拟与测试的方案设计和优化、过程模拟与测试过程自动化控制、过程模拟与测 试信息的自动存取等功能，从而给出一种可以对新建和在役原油管线进行输送工艺过程模 拟与自动化测试的系统。本发明提供的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试方法如图1所示，包括下 列步骤工控上位机1通过预置管输过程模拟与自动化测试方案编制软件，编制方案，将输 入的初始油品参数和测试参数一次性下发给预置有测试监控系统的工控下位机3 ；各设备 启动，实时数据信号输入工控下位机3 ；当电源确认、活塞复位、设备到位时正常启动，设备 集成系统处于待机状态，当不能正常启动时，手动调节到正常启动；人工将经过预处理充分 混合的油样依次分装到搅拌罐中，此时在工控下位机3解析测试方案成功后，测试开始；根 据测试方案进行油品综合处理、取样测试，测试结束后，对取样器进行清洗，然后准备进行 下一次取样测试，直到取样测试任务序列结束。其中管输过程模拟与自动化测试方案编制软件的功能模块结构如图2所示，通过 设计人员操作接口的命令，方案编制数据库分别与方案编制模块、设备计划自动生成模块、 设备计划模拟优化模块、信号管理模块互通信息，生成可供监控软件解析的方案。本发明所述方法，可利用管输过程模拟与自动化测试方案编制软件进行多种评价 方案的设计，并自动生成过程模拟与自动化测试设备执行计划；可利用工控下位机选择多 种过程控制策略，根据预设过程模拟与自动化测试方案或即时告警信号通过PLC控制各底 层控制单元，确保温度、过程的控制精度，以及并行过程模拟与自动化测试的顺利执行。本发明所述的管输工艺自动化过程模拟与自动化测试系统如图3和图4所示，它 包括三大部分①管输过程模拟与自动化测试方案编制软件，可以进行原油管道输送工艺 过程模拟与自动化测试的方案编制、存储，以及测试信息的数据库管理，并可生成过程模拟 与自动化测试设备执行计划，并下发给过程模拟与自动化测试监控系统；②过程模拟与自 动化测试监控系统，其可接受过程模拟与自动化测试信息管理软件所发的过程模拟与自动 化测试方案，并控制一套过程模拟与自动化测试装置执行过程模拟与自动化测试方案，同 时实时显示过程模拟与自动化测试过程数据，根据过程模拟与自动化测试过程参数进行反 馈控制；③一套过程模拟与自动化测试装置，用以具体实现过程模拟与自动化测试方案的 操作，取得过程和结果数据。该系统中包括有(1)安装有原油管输工艺过程模拟与自动化测试方案编制软件的工控上位机1， 用于进行原油管输工艺过程模拟与自动化测试方案的编制，通过输入待测油品参数、实际 管线参数、需要筛选的因素和水平，可以编制原油管道输送工艺筛选类过程模拟与自动化 测试和模拟类过程模拟与自动化测试方案，并可自动生成过程模拟与自动化测试设备执行 计划，然后提供根据设备的使用效率最大、时间最短两种方式对过程模拟与自动化测试设 备执行计划进行自动优化，也提供手动调整过程模拟与自动化测试设备执行计划，最后提 供对过程模拟与自动化测试设备执行计划的模拟，确保下发的计划可由过程模拟与自动化 测试装置顺利执行；同时，提供对于过程模拟与自动化测试信息的数据库管理；管输过程 模拟与自动化测试方案编制软件的功能模块结构图如图2所示；(2)安装有过程模拟与自动化测试监控系统的工控下位机3和PLC控制器5，用于 解析接收到的过程模拟与自动化测试设备执行计划，通过PLC控制器5分别控制嵌入在各控制单元内的控制器，实现整个过程模拟与自动化测试过程的集中控制，可提供异常情况 的报警和自动处理机制，实时显示过程模拟与自动化测试执行状况；(3) 一套过程模拟与自动化测试系统-设备集成系统16，包括自动均勻控温配合 取样的搅拌罐7，搅拌罐回转盘8，弱剪切石油保温定量套取移液器9，自动连续供样的粘度 测试装置10，水浴11，搅拌器12，清洗机13，6自由度机器人14，自动连续供样的倾点测试 装置15以及相关管路。工控上位机1由以太网2与工控下位机3连接，工控下位机3由工业以太网4与 PLC控制器5连接，PLC控制器5由现场总线6与设备集成系统16连接。设备集成系统16包括搅拌罐7、搅拌罐回转盘8、定量套取移液器9、粘度测试装置 10、水浴11、搅拌器12、清洗机13、6自由度机器人14、倾点测试装置15 ；多个搅拌罐7置于 搅拌罐回转盘8上，每个搅拌罐7连接一台水浴11，搅拌罐7里有搅拌器12 ；6自由度机器 人14、定量套取移液器9、粘度测试装置10、倾点测试装置15、清洗机13分别安置在适当位 置(见图18和图19)。所述搅拌罐7为自动均勻控温配合取样的搅拌罐；其结构如图5-图8所示。它 由搅拌杆18、罐盖门驱动电机19、罐内传感器20、搅拌罐上盖固定头21、搅拌罐上盖固定杆 22、搅拌罐罐体23、搅拌罐固定支架M、放油球阀25、水浴连接进水孔沈、温度传感器支架 27、搅拌罐上盖观、非接触式位置传感器四、取样器进出孔30、搅拌罐内桶31、搅拌罐夹层 盘管32、搅拌罐外桶33、搅拌杆轴承卡头34、搅拌杆轴承套筒35、挡圈36、搅拌杆桨叶37、 水浴连接出水孔42组成；由搅拌罐外桶33套在搅拌罐内桶31外并在夹层中有搅拌罐夹层 盘管32的杯状搅拌罐罐体23上口由3个搅拌罐上盖固定头21和搅拌罐上盖固定杆22连 接搅拌罐上盖28 ；搅拌罐罐体23底部有放油球阀25 ；搅拌罐罐体23下部外周有一对搅拌 罐固定支架M和一水浴连接进水孔沈，上部有温度传感器支架27 (见图5和图6)；其中的 搅拌杆18的结构如图7所示，在一圆杆上，从中上部到下依次有搅拌杆轴承卡头34、搅拌杆 轴承套筒35、挡圈36、搅拌杆桨叶37;搅拌罐上盖观的结构如图8所示，成台阶状的搅拌罐 上盖观的外沿均布3个搅拌罐上盖固定头21，搅拌罐上盖观中心有孔供搅拌杆18插入， 搅拌罐上盖28上还有罐内传感器20孔、非接触式位置传感器四孔和取样器进出孔30，搅 拌罐上盖观外侧中心孔旁安装有罐盖门驱动电机19 ；在搅拌罐上盖观里侧中部的台上有 扇形取样器进出孔门38，扇形取样器进出孔门38的扇轴位于中心孔，在中心孔的另一侧有 一对啮合的取样器进出孔门驱动齿轮39，在罐内传感器20孔和非接触式位置传感器四孔 处有扭簧40和挡块41配合，进行封挡；所述套取移液器9为弱剪切石油保温定量套取移液器，其结构如图9-图13所示； 它由控制线路板槽43、外套筒上部外壳44、连接定位块外套筒下部45、限位套46、取样器 下部套筒47、套筒端头48、中心活塞下端49、机器人连接臂50、机器人连接块51、活塞电机 52、活塞电机轴53、外套筒电机支架54、活塞上端定位块55、中心活塞杆56、活塞下端57、 外套筒58、外套筒连接条59、活塞套管60、中心活塞电机61、外套筒电机62、活塞电机支架 63、套筒电机轴64、中心活塞轴65、中心活塞穿入孔66组成；成长杆状的套取移液器9的中部有机器人连接臂50和机器人连接块51，在中部 往上依次有连接定位块外套筒下部45、外套筒上部外壳44、控制线路板槽43 ；在中部往下 依次有限位套46、取样器下部套筒47、套筒端头48、中心活塞下端49 (见图9)；在外套筒上部外壳44里，最上部是控制线路板槽，往下依次交错有外套筒电机52、活塞电机62、中心活 塞电机61 ；活塞电机62的输出轴与阶式管状活塞杆连结，阶式管状活塞杆下端为活塞套管 60置于连接定位块外套筒下部45里并与之配合；置于活塞电机62下方的中心活塞电机61 的中心活塞杆56穿入活塞电机62管状活塞杆里，并一直到管状活塞杆外连接饼状中心活 塞下端49，活塞下端57与外套筒58内周成活塞匹配；连接定位块外套筒下部45与限位套 46连接，限位套46的中心有与活塞下端57相匹配的孔；偏心安装的外套筒电机52的外套 筒电机轴53穿过外套筒电机支架M，与活塞上端定位块55的螺孔配合，而活塞上端定位块 55与外套筒上部外壳44紧配合；其中外套筒上部外壳44是顶端伸出弧形段的一圆筒，底端开有一段外螺纹，同时在弧 形段和底端外螺纹外表面开有单向循环水道，水道表面的直径略小于顶端伸出的弧形段的 直径，水道的出入口位于顶端弧形段的底部，同时在水道的顶端与伸出弧形段的交界面上 开有端向密封槽，水道的底端与螺纹间开有径向密封槽，在外套筒上部外壳44端头顶端开 有与外套筒电机52连接孔；与活塞电机62输出轴连接的管状活塞杆形状为上板下管状，活塞套管60上连 有中心活塞穿入孔66的活塞上端定位块55，活塞套管60下端有两道活塞形的活塞下端 57(见图 13)；套取移液器9通过内部设置的进、出水螺旋槽及外接管路与水浴相连，通过控制 水浴的温度进而控制油样温度；通过机器人连接臂50与6自由度机器人14相连，实现油样 从搅拌罐到测试仪器样杯的转移；通过外套筒电机52、外套筒上部外壳44、中心活塞杆56、 活塞下端57、外套筒58、外套筒连接条59、活塞套管60、中心活塞电机61、活塞电机62配合 实现油样的精确定量无剪切套取；本套取移液器9通过保温和无剪切，提高了实验的准确性，推动原油管道输送工 艺室内评价的技术进步；本发明运行可靠性高，控制精度高，在实际室内原油流变性测试 时，测试人员只需将总电源打开，发出测试开始的指令，控制程序将自动控制本取样器严格 按照程序中设定的参数完成取样过程，克服了人工手动取样方式带来的计量误差过大，测 试数据不精确的弊端，进而可以为原油管道优化输送提供更好的技术方案；所述倾点测试装置15为自动连续供样倾点测试装置，其结构如图14-图15所示； 倾点测试装置15虽然仍主要采用常规的倾点测试装置，但因用在此场合，常规的倾点测试 装置是不能适用的，必作一定的改进；它由测量筒转盘67、转盘定位圈68、控温槽69、控制 箱70、电源指示灯71、开关72、测试冷阱73、倾点检测头74、支撑杆75、测试头升降旋转部 76组成；倾点测试装置15组成在控制箱70里，控制箱70的一侧有电源指示灯71、开关72 ； 控制箱70正面的一边由支撑杆75连接测试头升降旋转部76，测试头升降旋转部76的另 一端下方连有倾点检测头74，该倾点检测头74正对控制箱70上的测试冷阱73 ；控制箱70 正面的另一边有测量筒转盘67、转盘定位圈68、控温槽69，椭圆形测量筒转盘67中部有转 盘定位圈68，转盘定位圈68的四周均勻布置多个控温槽69 ；所述粘度测试装置10为自动连续供样粘度测试装置，其结构如图16-图17所示； 它包括测试头升降旋转部77、测试头旋转定位盘78、清洗干燥控制部79、控制箱80、底板 81、测量筒转盘定位圈82、测量筒转盘中轴83、测量筒转盘84、测量转子85、测试控制头86、连接臂87、转子干燥槽88、转子粗清洗槽89、转子精清洗槽90、测量筒控温槽91、测量筒控 温套92 ；在控制箱80 —边中间安装清洗干燥控制部79，在清洗干燥控制部79上由测试头 旋转定位盘78固定测试头升降旋转部77，测试头升降旋转部77上端通过连接臂87连接 测试控制头86，测试控制头86的下端连接测量转子85，测试控制头86与测试头升降旋转 部77成“Π”形；在控制箱80的另一边由测量筒转盘定位圈82固定测量筒转盘中轴83并 通过测量筒转盘中轴83连接测量筒转盘84，在测量筒转盘84之上均勻安装多个测量筒控 温套92，每个测量筒控温套92中有一测量筒控温槽91 ；测量转子85从上方正对着可旋转 的每个测量筒控温槽91 ；在清洗干燥控制部79的一侧安装有转子干燥槽88、转子粗清洗槽 89、转子精清洗槽90，三个槽的布局是在测试控制头86的旋转弧线上；
本发明所述系统及方法，改变了长期以来原油管道输送工艺室内过程模拟与测试 由人工进行过程控制、人工取样、人工记录的落后局面，构成了一种统一、不受人为因素影 响、温度控制精确、节省人力、数据便于存储的原油管道输送工艺室内自动化过程模拟与测 试方法及系统。推动原油管道输送工艺室内过程模拟与测试的技术进步，进而为原油管道 优化输送提供更好的技术方案。
图1管输工艺过程模拟与自动化测试流程2管输工艺过程模拟与自动化测试方案编制软件的功能模块结构3管输工艺过程模拟与自动化测试系统组成框4管输工艺过程模拟与自动化测试系统中设备集成系统连接示意5自动均勻控温配合取样的搅拌罐整体外形示意6自动均勻控温配合取样的搅拌罐剖面7自动均勻控温配合取样的搅拌罐搅拌杆结构8自动均勻控温配合取样的搅拌罐罐盖详细结构9弱剪切石油保温定量套取移液器外观10弱剪切石油保温定量套取移液器上部结构11弱剪切石油保温定量套取移液器上部侧视12弱剪切石油保温定量套取移液器下部全剖13弱剪切石油保温定量套取移液器活塞结构14自动连续供样的倾点测试装置外观15自动连续供样的倾点测试装置俯视16自动连续供样的粘度测试装置侧视17自动连续供样的粘度测试装置俯视18设备集成系统布局正视19设备集成系统布局侧视图其中1-工控上位机2-以太网3-工控下位机4-工业以太网5-PLC控制器6-现场总线7-搅拌罐8-搅拌罐回转盘
9-,δ量套取移液器10-粘度测试装置
11-水浴12-搅拌器
13-清洗机14-6自由度机器人
15-倾点测试装置16-设备集成系统
17-设备间的关系联络线18--搅拌杆
19-罐盖门驱动电机20--罐内传感器
21-搅拌罐上盖固定头22--搅拌罐上盖固定杆
23-搅拌罐罐体24--搅拌罐固定支架
25-放油球阀26--水浴连接进水孔
27-温度传感器支架28--搅拌罐上盖
29-非接触式位置传感器30--取样器进出孔
31-搅拌罐内桶32--搅拌罐夹层盘管
33-搅拌罐外桶34--搅拌杆轴承卡头
35-搅拌杆轴承套筒36--挡圈
37-搅拌杆桨叶38--取样器进出孔门
39-取样器进出孔门驱动齿轮40--扭簧
41-挡块42--水浴连接出水孔
43-控制线路板槽44--外套筒上部外壳
45-连接定位块外套筒下部46--限位套
47-取样器下部套筒48--套筒端头
49-中心活塞下端50--机器人连接臂
51-机器人连接块52--活塞电机
53-活塞电机轴54--外套筒电机支架
55-活塞上端定位块56--中心活塞杆
57-活塞下端58--外套筒
59-外套筒连接条60--活塞套管
61-中心活塞电机62--外套筒电机
63-活塞电机支架64--套筒电机轴
65-中心活塞轴66--中心活塞穿入孔
67-测量筒转盘68--转盘定位圈
69-控温槽70--控制箱
71-电源指示灯72--开关
73-测试冷阱74--倾点检测头
75-支撑杆76--测试头升降旋转部
77-测试头升降旋转部78--测试头旋转定位盘
79-清洗干燥控制部80--控制箱
81-底板82--测量筒转盘定位圈
83-测量筒转盘中轴84--测量筒转盘
85-测量转子86--测试控制头
87-连接臂89-转子粗清洗槽91-测量筒控温槽
88-转子干燥槽 90-转子精清洗槽 92-测量筒控温套
具体实施例方式实施例.以下将以一实施例具体说明本发明，其构成如图3和图4所示。工控上 位机1由以太网2与工控下位机3连接，工控下位机3由工业以太网4与PLC控制器5连 接，PLC控制器5由现场总线6与设备集成系统16连接。设备集成系统16包括搅拌罐7、搅拌罐回转盘8、弱剪切定量套取移液器9、粘度测 试装置10、水浴11、搅拌器12、清洗机13、6自由度机器人14、倾点测试装置15 ；如图18和 图19所示，6自由度机器人14位于设备集成系统16的中部，搅拌罐回转盘8、粘度测试装 置10、清洗机13、倾点测试装置15分别安装在6自由度机器人14的周围，并搅拌罐回转盘 8、粘度测试装置10和清洗机13、倾点测试装置15成“品”字形布局；4个搅拌罐7置在位 于设备集成系统16 —侧中部的搅拌罐回转盘8上，每个搅拌罐7连接着一台水浴11，每个 搅拌罐7里有从上伸入的搅拌器12 ；定量套取移液器9位于6自由度机器人14和4个搅 拌罐7上方之间，安装在6自由度机器人14的第六轴上；粘度测试装置10安装在6自由度 机器人14另一边，清洗机13和倾点测试装置15则位于6自由度机器人14的第三边。其中工控上位机1选ThinkCentre M8000t,软件选windows xp操作系统；以太网2选双绞线；工控下位机3选ThinkCentre M8000t，软件选windows xp操作系统、组态软件选 WINCC V6. 2 和 PLC 编程软件 STEP7 V5. 4 ；工业以太网4选西门子cp;343-l通讯处理器；PLC控制器5选选西门子S7-300系列的CPU315-2DP ；现场总线6选PR0FIBUS现场总线；PLC控制器5选西门子S7-300系列的CPU315-2NP/DP ；搅拌罐7选自行设计研制的搅拌罐；弱剪切石油保温定量套取移液器9选自行设计研制的移液器(如图9-11)；其主 要尺寸为总长450mm，外套筒下部45外径35mm，外套筒上部外壳43外径74mm，长212mm ；自动连续供样的粘度测试装置10选在VT550型流变仪基础上自行设计研制的粘 度测试装置；其中测量筒控温套92为8个；自动连续供样的倾点测试装置15选在MPC-102A/102L型倾点仪基础上自行设计 研制的倾点测试装置；其中控温槽69设计为8个；清洗机14选VGT-1613QTD数控超声波清洗机；6自由度机器人15选KUKA-650型机器人。其过程模拟与自动化测试方法包括下列步骤工控上位机1通过预置管输过程模 拟与自动化测试方案编制软件，编制过程模拟与自动化测试方案，将输入的初始油品参数 和测试参数一次性下发给预置有过程模拟与自动化测试监控系统的工控下位机3 ；各设备 启动，实时数据信号输入工控下位机3 ；当电源确认、活塞复位、设备到位时正常启动，设备集成系统处于待机状态，当不能正常启动时，手动调节到正常启动；人工将经过预处理充分 混合的油样依次分装到搅拌罐中；此时在工控下位机解析测试方案成功后，测试开始；根 据测试方案进行油品综合处理、取样测试，测试结束后，对取样器进行清洗，然后准备进行 下一次取样测试，直到取样测试任务序列结束。下面结合图1和图2说明本实施例的评价方法1.工控上位机1将过程模拟与自动化测试设计得到的过程模拟与自动化测试测 试方案下发给工控下位机，工控下位机的组态监控系统对过程模拟与自动化测试方案进行 解析，得到过程模拟与自动化测试的过程控制参数；同时通过PLC控制器5判断平台是否正 常启动；正常启动检查项目包括电源是否接通、各过程模拟与自动化测试设备是否处于可 用状态、安全保护系统是否启动及监测装置是否开启等，当平台正常启动，自检正常后，系 统处于待机状态；2.将经过预处理充分混合的油样依次分装到搅拌罐中，通过工控上位机1启动开 始；3. PLC控制器5依据过程模拟与自动化测试方案控制水浴11，搅拌器12对搅拌罐 7中的油样进行剪切和温度的模拟，在模拟过程中，通过传感器实时检测油样的温度，到达 取样温度后，PLC控制搅拌罐回转盘转动，将到达取样温度的搅拌罐旋转至取样位，进入下
一步；4. PLC控制器5给6自由度机器人14发送指令，执行取样动作，将弱剪切石油保温 定量套取移液器9送至取样位，待PLC控制器得到机器人到位的反馈信号后，控制弱剪切石 油保温定量套取移液器9进行精确取样和保温，取样动作完成后，进入下一步；7. PLC控制器5给6自由度机器人14发送指令，执行注样动作，机器人将弱剪切石 油保温定量套取移液器9送至倾点仪15和流变仪10的指定位置，同时，PLC控制器给倾点 仪15和流变仪10分别发送注样指令，倾点仪15和流变仪10分别将准备进样的测量筒转 动至注样位，并将测试头根据测试温度进行预热，PLC待收到机器人到位和倾点仪、流变仪 注样准备工作完成的反馈信号以后，弱剪切石油保温定量套取移液器9进行放样，放样动 作完成后，进入序列8和9;8.序列7完成后，PLC控制器5给倾点仪15和流变仪10发送测试指令，倾点仪 15和流变仪10分别根据过程模拟与自动化测试方案中的测试参数进行粘度和倾点测试， 测试结束后向PLC反馈测试结束信号，以及测试结果；9.序列7完成后，PLC控制器5控制弱剪切石油保温定量套取移液器9到达清洗 位置，控制清洗机进行内筒的清洗，清洗结束后进入预备位，将温度调整至下一测试温度， 处于待命状态，重复序列5的动作；10.重复进行模拟、取样和测试的控制序列，直到将过程模拟与自动化测试方案执 行完毕，将过程模拟与自动化测试进度报告上位机，各设备复位，提示评价结束。在整个过程模拟与自动化测试过程中，工控下位机通过组态监控软件对过程模拟 与自动化测试进程、设备参数进行实时监控，对于可以预见的并行测试请求引起的设备冲 突，根据预设的冲突解决策略进行自动解决，如临时出现设备故障则发出报警信号，根据预 设故障解决策略将设备暂停，并同时通过OPC协议通知工控上位机，等待测试人员的解决。本例经多次试验，克服了人工进行过程控制、人工取样、人工记录的不足，自动完成全部过程模拟与自动化测试过程，且温度控制精确、节省人力、数据便于存储。
权利要求
1.一种原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试方法，其特征是它包括下列步骤工控上位机(1)通过预置管输过程模拟与自动化测试方案编制软件，编制过程模拟与自动化测试方案，将输入过程模拟与自动化测试初始油品参数和测试参数一次性下发给预 置有过程模拟与自动化测试监控系统的工控下位机3 ；各设备启动，实时数据信号输入工控下位机(3)；当电源确认、活塞复位、设备到位时正常启动，设备集成系统处于待机状态，当不能正 常启动时，手动调节到正常启动；将经过预处理充分混合的油样依次分装到搅拌罐中，此时在工控下位机3解析测试方 案成功后，测试开始；根据测试方案进行油品综合处理、取样测试，测试结束后，对取样器进 行清洗，然后准备进行下一次取样测试，直到取样测试任务序列结束。
2.根据权利要求1所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试方法，其特征是所 述管输过程模拟与自动化测试方案编制软件是通过设计人员操作接口的命令，测试方案编 制数据库分别与方案编制模块、设备计划自动生成模块、设备计划模拟优化模块、测试信息 管理模块互通信息，生成可供过程模拟与自动化测试监控系统解析的过程模拟与自动化测 试方案。
3.—种如权利要求1所述评价方法的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统， 其特征是它包括三大部分①进行原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试的方案编制、存储、测试信息的数据 库管理、生成过程模拟与自动化测试设备执行计划并下发给过程模拟与自动化测试监控系 统的管输过程模拟与自动化测试方案编制软件；②接受过程模拟与自动化测试信息管理软件所发的过程模拟与自动化测试方案、控 制一套评价装置执行过程模拟与自动化测试方案、实时显示过程模拟与自动化测试过程数 据、根据过程模拟与自动化测试装置过程参数进行反馈控制的过程模拟与自动化测试监控 系统；③具体实现过程模拟与自动化测试方案的操作、取得过程和结果数据的一套过程模拟 与自动化测试装置。
4.根据权利要求3所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是它 包括安装有原油管输工艺过程模拟与自动化测试方案编制软件的工控上位机(1)、安装有 过程模拟与自动化测试监控系统的工控下位机( 和PLC控制器( 、一套过程模拟与自动 化测试系统-设备集成系统(16)；工控上位机(1)由以太网( 与工控下位机C3)连接，工控下位机(3)由工业以太网 (4)与PLC控制器(5)连接，PLC控制器(5)由现场总线(6)与设备集成系统(16)连接。
5.根据权利要求4所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是所 述设备集成系统(16)包括搅拌罐(7)、搅拌罐回转盘(8)、定量套取移液器(9)、粘度测试装 置(10)、水浴(11)、搅拌器(12)、清洗机(13),6自由度机器人(14)、倾点测试装置(15)； 多个搅拌罐(7)置于搅拌罐回转盘(8)上，每个搅拌罐(7)置于水浴(11)中并搅拌罐(7) 里有搅拌器(1 ；6自由度机器人(14)、定量套取移液器(9)、粘度测试装置(10)、倾点测 试装置(15)、清洗机(1 分别安置在适当位置。
6.根据权利要求5所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是所 述搅拌罐(7)为自动均勻控温配合取样的搅拌罐；它由搅拌杆(1 、罐盖门驱动电机(19)、 罐内传感器(20)、搅拌罐上盖固定头(21)、搅拌罐上盖固定杆(22)、搅拌罐罐体(23)、搅 拌罐固定支架(M)、放油球阀(25)、水浴连接头( )、温度传感器支架(27)、搅拌罐上盖 (观)、非接触式位置传感器(四)、取样器进出孔(30)、搅拌罐内桶(31)、搅拌罐夹层盘管 (32)、搅拌罐外桶(33)、搅拌杆轴承卡头(34)、搅拌杆轴承套筒(35)、挡圈(36)、搅拌杆桨 叶(37)组成；由搅拌罐外桶(3 套在搅拌罐内桶(31)外并在夹层中有搅拌罐夹层盘管 (32)的杯状搅拌罐罐体上口由3个搅拌罐上盖固定头和搅拌罐上盖固定杆02) 连接搅拌罐上盖08)；搅拌罐罐体(2 底部有放油球阀0 ；搅拌罐罐体下部外周 有一对搅拌罐固定支架04)和一水浴连接头( )，上部有温度传感器支架(XT)；其中的搅 拌杆(18)的结构是在一圆杆上，从中上部到下依次有搅拌杆轴承卡头(34)、搅拌杆轴承套 筒(35)、挡圈(36)、搅拌杆桨叶(37)；搅拌罐上盖08)的结构成台阶状的搅拌罐上盖08) 的外沿均布3个搅拌罐上盖固定头(21)，搅拌罐上盖08)中心有孔供搅拌杆(18)插入， 搅拌罐上盖08)上还有罐内传感器00)孔、非接触式位置传感器09)孔和取样器进出孔 (30)，搅拌罐上盖08)外侧中心孔旁安装有罐盖门驱动电机(19)；在搅拌罐上盖08)里 侧中部的台上有扇形取样器进出孔门(38)，扇形取样器进出孔门(38)的扇轴位于中心孔， 在中心孔的另一侧有一对啮合的取样器进出孔门驱动齿轮(39)，在罐内传感器00)孔和 非接触式位置传感器09)孔处有扭簧00)和挡块Gl)配合，进行封挡。
7.根据权利要求5所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是所 述套取移液器(9)为弱剪切石油保温定量套取移液器，它由控制线路板槽(43)、外套筒上 部外壳(44)、连接定位块外套筒下部(45)、限位套(46)、取样器下部套筒(47)、套筒端头 (48)、中心活塞下端(49)、机器人连接臂(50)、机器人连接块(51)、活塞电机(52)、活塞电 机轴(53)、外套筒电机支架(M)、活塞上端定位块(55)、中心活塞杆(56)、活塞下端(57)、 外套筒(58)、外套筒连接条(59)、活塞套管(60)、中心活塞电机(61)、外套筒电机(62)、活 塞电机支架(63)、套筒电机轴(64)、中心活塞轴(65)、中心活塞穿入孔(66)组成；成长杆状的套取移液器(9)的中部有与6自由度机器人(14)相连的机器人连接臂 (50)和机器人连接块(51)，在中部往上依次有连接定位块外套筒下部(45)、外套筒上部外 壳(44)、控制线路板槽；在中部往下依次有限位套(46)、取样器下部套筒(47)、套筒 端头(48)、中心活塞下端09)；在外套筒上部外壳04)里，最上部是控制线路板槽(43)， 往下依次交错有活塞电机(52)、外套筒电机(62)、中心活塞电机(61)；外套筒电机(62)的 输出轴与阶式管状活塞杆连结，阶式管状活塞杆下端为活塞套管(60)置于连接定位块外 套筒下部0 里并与之配合；置于外套筒电机(6 下方的中心活塞电机(61)的中心活 塞杆(56)穿入外套筒电机(6 管状活塞杆里，并一直到管状活塞杆外连接饼状中心活塞 下端(49)，活塞下端(57)与外套筒(58)内周成活塞匹配；连接定位块外套筒下部G5)与 限位套G6)连接，限位套06)的中心有与活塞下端(57)相匹配的孔；偏心安装的活塞电 机(5 的外套筒电机轴(5 穿过外套筒电机支架(M)，与活塞上端定位块(5 的螺孔配 合，而活塞上端定位块(5 与外套筒上部外壳04)紧配合。
8.根据权利要求7所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是外 套筒上部外壳G4)是顶端伸出弧形段的一圆筒，底端开有一段外螺纹，同时在弧形段和底端外螺纹外表面开有单向循环水道，水道表面的直径略小于顶端伸出的弧形段的直径，水 道的出入口位于顶端弧形段的底部，同时在水道的顶端与伸出弧形段的交界面上开有端向 密封槽，水道的底端与螺纹间开有径向密封槽，在外套筒上部外壳G4)端头顶端开有与活 塞电机(52)联接孔。
9.根据权利要求7所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是 与外套筒电机(6 输出轴连接的管状活塞杆形状为上板下管状，活塞套管(60)上连有中 心活塞穿入孔(66)的活塞上端定位块(55)，活塞套管(60)下端有两道活塞形的活塞下端 (57)。
10.根据权利要求5所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是 所述倾点测试装置(1 为自动连续供样，它由测量筒转盘(67)、转盘定位圈(68)、控温槽 (69)、控制箱(70)、电源指示灯(71)、开关(72)、测试冷阱(73)、倾点检测头(74)、支撑杆 (75)、测试头升降旋转部(76)组成；倾点测试装置(1 组成在控制箱(70)里，控制箱(70) 的一侧有电源指示灯(71)、开关m ；控制箱(70)正面的一边由支撑杆(7 连接测试头 升降旋转部(76)，测试头升降旋转部(76)的另一端下方连有倾点检测头(74)，该倾点检 测头(74)正对控制箱(70)上的测试冷阱(73)；控制箱(70)正面的另一边有测量筒转盘 (67)、转盘定位圈(68)、控温槽(69)，椭圆形测量筒转盘(67)中部有转盘定位圈(68)，转盘 定位圈(68)的四周均勻布置多个控温槽(69)。
11.根据权利要求5所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是 所述粘度测试装置(10)为自动连续供样，它包括测试头升降旋转部(77)、测试头旋转定位 盘(78)、清洗干燥控制部(79)、控制箱(80)、底板(81)、测量筒转盘定位圈(82)、测量筒转 盘中轴(83)、测量筒转盘(84)、测量转子(85)、测试控制头(86)、连接臂(87)、转子干燥槽 (88)、转子粗清洗槽(89)、转子精清洗槽(90)、测量筒控温槽(91)、测量筒控温套(9 ；在 控制箱(80) —边中间安装清洗干燥控制部(79)，在清洗干燥控制部(79)上由测试头旋转 定位盘(78)固定测试头升降旋转部(77)，测试头升降旋转部(77)上端通过连接臂(87)连 接测试控制头(86)，测试控制头(86)的下端连接测量转子(85)，测试控制头(86)与测试 头升降旋转部(77)成“Π”形；在控制箱(80)的另一边由测量筒转盘定位圈(8 固定测 量筒转盘中轴(8 并通过测量筒转盘中轴(8 连接测量筒转盘(84)，在测量筒转盘(84) 之上均勻安装多个测量筒控温套(92)，每个测量筒控温套(9 中有一测量筒控温槽(91)； 测量转子(邪)从上方正对着可旋转的每个测量筒控温槽(91)；在清洗干燥控制部(79)的 一侧安装有转子干燥槽(88)、转子粗清洗槽(89)、转子精清洗槽(90)，三个槽的布局是在 测试控制头(86)的旋转弧线上。
12.根据权利要求5所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征是 所述位置传感器09)为非接触式位置传感器。
13.根据权利要求4或5所述的原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试系统，其特征 是6自由度机器人(14)位于设备集成系统(16)的中部，搅拌罐回转盘(8)、粘度测试装置 (10)、清洗机(13)、倾点测试装置(15)分别安装在6自由度机器人(14)的周围，并搅拌罐 回转盘(80、粘度测试装置(10)和清洗机(13)、倾点测试装置(15)成“品”字形布局；4个 搅拌罐(7)置在位于设备集成系统(16) —侧中部的搅拌罐回转盘(8)上，每个搅拌罐(7) 连接着一台水浴(11)，每个搅拌罐⑵里有从上伸入的搅拌器(12)；定量套取移液器(9)位于6自由度机器人(14)和4个搅拌罐(7)上方之间，安装在6自由度机器人(14)的第 六轴上；粘度测试装置(10)安装在6自由度机器人(14)另一边，清洗机(1 和倾点测试 装置(15)则位于6自由度机器人(14)的第三边。
全文摘要
本发明是一种原油管道输送工艺过程模拟与自动化测试方法及系统。它有下列步骤工控上位机(1)预置管输过程模拟与自动化测试方案编制软件，编制方案，将输入过程模拟与自动化测试初始油品参数和测试参数一次性下发给预置有测试监控系统的工控下位机(3)；各设备启动，实时数据信号输入工控下位机(3)；当电源确认、活塞复位、设备到位时正常启动，设备集成系统处于待机状态，当不能正常启动时，手动调节到正常启动；人工将经过预处理充分混合的油样依次分装到搅拌罐中；此时在工控下位机(3)解析测试方案成功后，测试开始；根据测试方案进行油品综合处理、取样测试，测试结束后，对取样器进行清洗，然后准备进行下一次取样测试，直到取样测试任务序列结束。
文档编号G01N25/04GK102086968SQ20091025243
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者卢清国, 张立新, 李海龙, 梁静华, 祁惠爽, 苗青, 许东来, 赵竹 申请人:中国石油天然气股份有限公司