远距离油液输送精确计量控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种远距离油液输送精确计量控制系统及控制方法，旨在解决远距离输油存在的液压冲击大、无法实现精确计量的技术问题。该系统包括控制单元以及由埋地输油管线依次连接的储油单元、计量单元和受油终端；所述储油单元包括油罐和潜油泵；所述计量单元包括依次设置在输油管路上的过滤器、平衡阀、第一电磁阀和流量测量变换器；所述受油终端包括油枪、输油胶管和设置在输油胶管前端的第二电磁阀。本发明在流量测量变换器之前设置平衡阀、第一电磁阀，在受油终端设置第二电磁阀，并可适当加大两个电磁阀的主阀关闭提前量，从而有效控制压力冲击，削弱其对各部件的不利影响，实现了远距离输油的精确计量。

权利要求

1.一种远距离油液输送精确计量控制系统，其特征在于，包括控制单元以及由埋地输油管线依次连接的储油单元、计量单元和受油终端；

所述储油单元包括油罐和潜油泵；所述计量单元包括依次设置在输油管路上的过滤器、平衡阀、第一电磁阀和流量测量变换器；所述受油终端包括油枪、输油胶管和设置在输油胶管前端的第二电磁阀；

所述控制单元包括主控制器，所述潜油泵、平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀、油枪分别与所述主控制器对应连接；所述流量测量变换器通过编码器与所述主控制器对应连接；

其中，计量单元与受油终端分开设置，计量单元放置在远离加油岛的区域，受油终端设置在加油岛区域。

2.根据权利要求1所述的远距离油液输送精确计量控制系统，其特征在于，所述第一电磁阀、第二电磁阀均为双流量防爆电磁阀，包括大流量阀和小流量阀。

3.根据权利要求1所述的远距离油液输送精确计量控制系统，其特征在于，所述第一电磁阀的流量大于第二电磁阀的流量。

4.根据权利要求1所述的远距离油液输送精确计量控制系统，其特征在于，所述平衡阀包括主阀和副阀。

5.根据权利要求1所述的远距离油液输送精确计量控制系统，其特征在于，所述输油胶管为导静电输油胶管。

6.一种使用权利要求1所述控制系统的远距离油液输送精确计量控制方法，包括下列步骤：

（1）打开油枪开关，主控制器收到油枪的开关信号后打开第一电磁阀、第二电磁阀，同时向潜油泵控制器发送供油信号，启动潜油泵供油；

（2）油罐中的高压油被潜油泵泵出，通过埋地输油管线输送至计量单元，油液通过过滤器进入流量测量变换器推动活塞作往复运动，流量测量变换器带动编码器中的分度盘，并将产生的脉冲电信号传送给主控制器，主控制器对脉冲电信号进行处理，实现输油量的计量和控制；

（3）经过计量的油液通过导静电输油胶管，由油枪向机外受油设备供油；供油过程分为大流量供油和小流量供油，在大流量供油时，第一电磁阀、第二电磁阀的大小流量阀全部打开；当加油量接近预置量时，主控制器发出关闭大流量阀的信号，第一电磁阀、第二电磁阀的大流量阀均关闭，小流量阀继续工作，达到预置量时，主控制器发出关闭小流量阀的信号，第一电磁阀、第二电磁阀的小流量阀均关闭，完成加油。

7.根据权利要求6所述的远距离油液输送精确计量控制方法，其特征在于，所述步骤（2）中，油液通过过滤器后需要经过平衡阀，所述平衡阀包括主阀和副阀，主阀控制油液只能朝一个方向流动，防止油液回流，当油液流过平衡阀时，推动主阀，阀芯打开，油液流向受油终端；加油完毕后主阀反向关闭防止油液回流。

8.根据权利要求7所述的远距离油液输送精确计量控制方法，其特征在于，所述平衡阀副阀用于防止油液压力冲击，当加油机正常工作时，副阀是关闭的，在加油机停机时，若环境温度升高，平衡阀后端油液受热膨胀，压力升高，当压力大于0.3MPa时，副阀的钢球向下移动，副阀打开，使膨胀的油液回流，以降低平衡阀后端油液的压力；当平衡阀后端油液的压力降至0.3MPa时，钢球归位，副阀关闭，确保平衡阀后端油液压力不超过0.3MPa。

9.根据权利要求6所述的远距离油液输送精确计量控制方法，其特征在于，所述步骤（3）中，当预置量剩余0.3～0.5L时，关闭两个电磁阀的大流量阀。

说明书

远距离油液输送精确计量控制系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及加油设备控制技术领域，具体涉及一种远距离油液输送精确计量控制系统及控制方法。

背景技术

[0002] 传统加油机采用一体化设计，布局紧凑，随着信息化程度的日益提高，其可拓展性的不足制约了加油站的规划和发展。为了增加加油机的可拓展性，可以设计一种远距离油液输送模式，将油液输送动力泵、计量单元与受油终端分开，计量单元放置在远离加油岛的区域，加油岛区域只有受油终端。受油终端的瘦身增强了油站布局的灵活性，提高了土地面积的有效利用率，并可拓展一系列非加油业务，以满足加油站信息化建设的需求。但是远距离输油存在液压冲击的问题，系统给受油容器加油结束后，油枪关闭，液流突然停止，由于流动液体和运动部件惯性的作用，它的运动能量变成由停止点开始的高压波，并在管路系统内来回传递，也就是所谓的水锤现象。影响液压冲击大小的主要因素为从计量单元到油枪口的距离，距离越远冲击越大，液压冲击会造成很多不利影响，计量单元的前后两段管路内产生压差，会使油液推动流量计反转，影响计量精度；冲击压力超过油枪阀门的封闭压力，会多发油；不管是油液回流还是多发，下一笔加油时都会出现提枪走数的现象。因此，要实现远距离输油就必须解决精确计量和防止液压冲击的问题。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种远距离油液输送精确计量控制系统及控制方法，能够实现远距离输油过程中的油量精确计量并能有效防止液压冲击。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0005] 设计一种远距离油液输送精确计量控制系统，包括控制单元以及由埋地输油管线依次连接的储油单元、计量单元和受油终端；

[0006] 所述储油单元包括油罐和潜油泵；所述计量单元包括依次设置在输油管路上的过滤器、平衡阀、第一电磁阀和流量测量变换器；所述受油终端包括油枪、输油胶管和设置在输油胶管前端的第二电磁阀；

[0007] 所述控制单元包括主控制器，所述潜油泵、平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀、油枪分别与所述主控制器对应连接；所述流量测量变换器通过编码器与所述主控制器对应连接；

[0008] 其中，计量单元与受油终端分开设置，计量单元放置在远离加油岛的区域，受油终端设置在加油岛区域。

[0009] 优选的，所述第一电磁阀、第二电磁阀均为双流量防爆电磁阀，包括大流量阀和小流量阀。

[0010] 优选的，所述第一电磁阀的流量大于第二电磁阀的流量。

[0011] 优选的，所述平衡阀包括主阀和副阀。

[0012] 优选的，所述输油胶管为导静电输油胶管。

[0013] 本发明还涉及一种使用上述控制系统的远距离油液输送精确计量控制方法，包括下列步骤：

[0014] （1）打开油枪开关，主控制器收到油枪的开关信号后打开第一电磁阀、第二电磁阀，同时向潜油泵控制器发送供油信号，启动潜油泵供油；

[0015] （2）油罐中的高压油被潜油泵泵出，通过埋地输油管线输送至计量单元，油液通过过滤器进入流量测量变换器推动活塞作往复运动，流量测量变换器带动编码器中的分度盘，并将产生的脉冲电信号传送给主控制器，主控制器对脉冲电信号进行处理，实现输油量的计量和控制；

[0016] （3）经过计量的油液通过导静电输油胶管，由油枪向机外受油设备供油；供油过程分为大流量供油和小流量供油，在大流量供油时，第一电磁阀、第二电磁阀的大小流量阀全部打开；当加油量接近预置量时，主控制器发出关闭大流量阀的信号，第一电磁阀、第二电磁阀的大流量阀均关闭，小流量阀继续工作，达到预置量时，主控制器发出关闭小流量阀的信号，第一电磁阀、第二电磁阀的小流量阀均关闭，完成加油。

[0017] 优选的，所述步骤（2）中，油液通过过滤器后需要经过平衡阀，所述平衡阀包括主阀和副阀，主阀控制油液只能朝一个方向流动，防止油液回流，当油液流过平衡阀时，推动主阀，阀芯打开，油液流向受油终端；加油完毕后主阀反向关闭防止油液回流。

[0018] 优选的，所述平衡阀副阀用于防止油液压力冲击，当加油机正常工作时，副阀是关闭的，在加油机停机时，若环境温度升高，平衡阀后端油液受热膨胀，压力升高，当压力大于0.3MPa时，副阀的钢球向下移动，副阀打开，使膨胀的油液回流，以降低平衡阀后端油液的压力；当平衡阀后端油液的压力降至0.3MPa时，钢球归位，副阀关闭，确保平衡阀后端油液压力不超过0.3MPa。

[0019] 优选的，所述步骤（3）中，当预置量剩余0.3～0.5L时，关闭两个电磁阀的大流量阀。

[0020] 本发明的有益效果在于：

[0021] 1.本发明将传统加油机分割为计量单元和受油终端两个单元，并拉开距离，计量单元放置在远离加油岛的区域，大大缩小受油终端的体积。将油液输送动力泵、计量单元与受油终端分开，计量单元放置在远离加油岛的区域，加油岛区域只有受油终端，使得受油终端占用的面积大大减小，这就有效增强了加油站布局的灵活性，提高了土地面积的有效利用率，并可拓展一系列非油业务，以满足加油站信息化建设的需求。

[0022] 2.本系统在非加油状态下油路分为两段，潜油泵出油口至流量测量变换器之间为第一段，流量测量变换器至油枪为第二段。当系统给受油容器加油结束后，电磁阀、油枪关闭，液流突然停止，由于流动液体和运动部件惯性的作用，它的运动能量变成由停止点开始的高压波，并在管路系统内来回传递，产生水锤现象。第一段油液可以经潜油泵卸压，并保持潜油泵设定的背压压力；第二段油液会冲击油枪和流量测量变换器，本发明在流量测量变换器之前设置平衡阀，能够防止因第二段压力高于第一段而引起油液回流，平衡阀的主阀控制油液只能朝一个方向流动，防止油液回流；起到一定的稳压作用，减缓冲击，副阀则起到防止提枪跳数和压力冲击的作用；流量测量变换器前端设置第一电磁阀，在加油时能够按设置的预置量提前关闭大流量阀，能够防止油液过冲影响流量测量变换器的计量精度。

[0023] 3.为了防止第二段油液在加油结束后产生冲击压力，避免因冲击压力高于油枪的开启压力而产生多出油的问题，在受油终端设置了第二电磁阀，与第一电磁阀联动，同时按设置的预置量提前关闭大流量阀，从而有效消除输油胶管、油枪内的压力冲击，解决了加油结束后多出油的问题。

[0024] 4.远距离油液输送的液压冲击高于传统加油机，且计量单元之后的油液已经计量，不允许释放，要实现远距离输油过程中的精确计量和压力控制，本发明在流量测量变换器之前设置平衡阀、第一电磁阀，在受油终端设置第二电磁阀，并可适当加大两个电磁阀的主阀关闭提前量，从而有效控制压力冲击，削弱其对各部件的不利影响，实现精确计量。解决了远距离输油压力冲击大、无法实现精确计量的问题，为远距离输油技术的发展提供了自动化控制和精确计量的技术支持。

附图说明

[0025] 图1是本发明远距离油液输送精确计量控制系统的结构示意图。

[0026] 其中，A为储油单元，B为计量单元，C为受油终端；1为油罐，2为潜油泵；3为过滤器，4为平衡阀，5为第一电磁阀，6为流量测量变换器；7为油枪，8为第二电磁阀；9为受油设备。

具体实施方式

[0027] 下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备。

[0028] 实施例1：一种远距离油液输送精确计量控制系统，包括控制单元以及由埋地输油管线依次连接的储油单元、计量单元和受油终端；所述储油单元包括油罐和潜油泵；所述计量单元包括依次设置在输油管路上的过滤器、平衡阀、第一电磁阀和流量测量变换器；所述受油终端包括油枪、导静电输油胶管和设置在该导静电输油胶管前端的第二电磁阀；所述控制单元包括主控制器，所述潜油泵、平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀、油枪分别与所述主控制器对应连接；所述流量测量变换器通过编码器与所述主控制器对应连接。

[0029] 其中，所述第一电磁阀、第二电磁阀均为双流量防爆电磁阀，包括大流量阀和小流量阀，且所述第一电磁阀的流量大于第二电磁阀的流量。所述平衡阀包括主阀和副阀。

[0030] 实施例2：一种使用实施例1中该控制系统的远距离油液输送精确计量控制方法，包括下列步骤：

[0031] （1）打开油枪开关，主控制器收到油枪的开关信号后打开第一电磁阀、第二电磁阀，同时向潜油泵控制器发送供油信号，启动潜油泵供油。

[0032] （2）油罐中的高压油被潜油泵泵出，通过埋地输油管线输送至计量单元，油液通过过滤器进入流量测量变换器推动活塞作往复运动，流量测量变换器带动编码器中的分度盘，并将产生的脉冲电信号传送给主控制器，主控制器对脉冲电信号进行处理，实现输油量的计量和控制。

[0033] 油液通过过滤器后需要经过平衡阀，所述平衡阀包括主阀和副阀，主阀控制油液只能朝一个方向流动，防止油液回流，当油液流过平衡阀时，推动主阀，阀芯打开，油液流向受油终端；加油完毕后主阀反向关闭防止油液回流。所述平衡阀副阀用于防止油液压力冲击，当加油机正常工作时，副阀是关闭的，在加油机停机时，若环境温度升高，平衡阀后端油液受热膨胀，压力升高，当压力大于0.3MPa时，副阀的钢球向下移动，副阀打开，使膨胀的油液回流，以降低平衡阀后端油液的压力；当平衡阀后端油液的压力降至0.3MPa时，钢球归位，副阀关闭，确保平衡阀后端油液压力不超过0.3MPa。

[0034] （3）经过计量的油液通过导静电输油胶管，由油枪向机外受油设备供油；供油过程分为大流量供油和小流量供油，在大流量供油时，第一电磁阀、第二电磁阀的大小流量阀全部打开；当加油量接近预置量时，如距预置量剩余0.3～0.5L时，主控制器发出关闭大流量阀的信号，第一电磁阀、第二电磁阀的大流量阀均关闭，小流量阀继续工作，达到预置量时，主控制器发出关闭小流量阀的信号，第一电磁阀、第二电磁阀的小流量阀均关闭，完成加油。

[0035] 以1.5P潜泵为例，三级叶轮，工作时产生30PSI的压力，柴油油品供油压力约为0.24Mpa，汽油油品供油压力约为0.21Mpa。此系统正常加油时从潜油泵出油口至油枪各部分压力损失如下：

[0036] 1、静态压力损失：指液体必须被抬升的高度，指油罐内液面至加油口的高度距离；每米压降为0.01Mpa。

[0037] 2、水平管线压力损失，每米为2x10-4Mpa；

[0038] 3、每个弯头压力损失为2.4 x10-4Mpa；

[0039] 4、每个管道单向阀压力损失为6x10-5Mpa；

[0040] 5、每个三通压力损失为5x10-4Mpa；

[0041] 6、每个球阀压力损失为2.7x10-3Mpa；

[0042] 7、过滤器压力损失为0.005Mpa；

[0043] 8、电磁阀压力损失为0.005Mpa；

[0044] 9、流量测量变换器压力损失为0.03Mpa；

[0045] 10、管线系统中管径突然缩小或扩大都有压力损失，缩小时流速变高，压力降低；扩大时液流方向和速度均发生变化，形成漩涡，使液体的质点间相互撞击，从而产生能量损耗；两种情况都有计算公式，局部阻力系数须通过实验确定，故管径变化处的压力损失需要实测。

[0046] 设从潜油泵至计量单元距离为20米，从计量单元至油枪口距离为100米，从潜油泵至油枪口抬高高度为2米，经计算得知：正常加油时油枪进油口压力约为0.12Mpa。

[0047] 停止加油时，油枪阀门瞬时关闭的管路压力变化△P可用茹科夫斯基公式近似计算:△P=ρv0，其中，ρ为流体密度，l为计量单元到油枪口的距离，v0为管道内液体平均流速，ts为阀门关闭时间。

[0048] 设管道内平均流速为2.8m/s，0.1秒关闭阀门，则汽油油品△P约为0.04Mpa。

[0049] 经理论分析和计算可知，加油结束后，若管道内峰值压力为0.16Mpa，系统内第一段油液经潜油泵泄压，保压压力为潜油泵设置的背压压力约0.07Mpa，在流量测量变换器之前设置平衡阀，可以防止因第二段压力高于第一段而引起油液回流；流量测量变换器前端设置第一电磁阀，按设置的提前量提前关闭主阀，能够防止油液过冲影响流量测量变换器的计量精度。

[0050] 系统第二段油液在加油结束后，冲击压力高于油枪的开启压力0.1Mpa，在受油终端设置第二电磁阀，与第一电磁阀联动，同时按设置提前量提前关闭主阀，从而消除输油胶管、油枪内的压力冲击，解决加油结束后多出油的问题。

[0051] 因远距离输油系统的特殊性，还可通过适当加大两个电磁阀的提前量提前关闭主阀，从而削弱管道内油液压力冲击对各部件的不利影响，保证加油计量精度。

[0052] 上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。