本發(fā)明涉及石油化工技術領域，具體涉及一種利用超聲波精確檢測油水界面的方法及其輔助裝置。

背景技術：

在石油化工企業(yè)儲油罐切水系統(tǒng)中，利用超聲波進行油水界面的檢測具有顯著的優(yōu)勢，但經(jīng)常會遇到兩個問題，一是油品復雜，油水分界面的狀態(tài)比較復雜，常用的超聲傳感器判斷起來有難度，二是由于切水系統(tǒng)的罐體設計多種多樣，有些罐體的設計不利于超聲波的反射。因此，需要一種利用超聲波精確檢測油水界面的方法及其輔助裝置。

技術實現(xiàn)要素：

解決的技術問題

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種利用超聲波精確檢測油水界面的方法及其輔助裝置，解決了油水界面判斷不夠精確的問題，適用性強。

技術方案

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種利用超聲波精確檢測油水界面的輔助裝置，包括油水分離裝置和控制盒，所述油水分離裝置的內(nèi)頂面設置超聲信號反射板，所述油水分離裝置側壁上端通過油水混合管連通大型油罐，所述油水分離裝置側壁下端設置抽水管道；所述油水混合管上設置第一電磁閥，所述抽水管道上設置第二電磁閥；所述油水分離裝置外部設置超聲波探頭，所述超聲波探頭對應且設置在所述超聲信號反射板的正下方；所述控制盒上設置人機交互裝置，所述人機交互裝置主要包括人機交互顯示屏，所述控制盒內(nèi)設置控制芯片，所述控制芯片電連接所述第一電磁閥和所述第二電磁閥。

一種利用超聲波精確檢測油水界面的輔助裝置檢測油水界面的方法，包括精確檢測程序和判斷算法，所述檢測程序包括以下步驟：

(1)選擇人機交互裝置設置判斷算法的模式，包括算法自動選擇模式、人工判斷模式和實時監(jiān)控工作模式；

(2)選定模式后，人機交互裝置會根據(jù)所選擇的模式提示輸入相應的操作命令，通過指定模式選擇出合適的判斷算法；

(3)人機交互裝置會通過無線傳輸?shù)姆绞?，把所選擇的判斷算法或者判斷算法組合，實時下載到超聲波探頭端；

(4)所述輔助裝置在結束步驟后開始運行，超聲波探頭發(fā)出超聲波并接受超聲信號反射板返回的信號；

(5)超聲波探頭端會根據(jù)所接受到的判斷算法或者判斷算法組合，來判斷超聲波探頭所接收到的信號類型；

(6)返回的信號類型符合判斷算法的計算結果則輸出結果，若不符合，則通過控制打開第一電磁閥溢油或打開第二電磁閥排水并重復步驟(4)～(6)，若符合則控制所述第二電磁閥排水；

所述判斷算法包括以下兩種：

(1)操作人員可以直觀地在所述顯示屏上觀測到超聲的回波信號，如果超聲信號過高或者過低，則操作人員可以相對應地降低或者增加超聲激勵的強度，控制超聲回波信號的幅度，保證超聲信號的幅度在合理的區(qū)間；

(2)由操作人員根據(jù)實時觀測到的超聲回波信號，依據(jù)超聲回波信號的信噪比，選擇多組判斷信號，操作人員根據(jù)實時觀測到的超聲回波信號，設置多條報警閘門，不同的報警閘門對應不同的含油量，此判斷規(guī)則由人機交互裝置通過無線方式下載到超聲波探頭端，如果容器中含油量不同，超聲波探頭端會檢測到不同的超聲回波，然后對對應輸出多做判斷信號，相對應地，油水分離系統(tǒng)可以針對不同的含油量，選擇不同的靜止時間和泄水速度，以達到更精確地控制排水中的含油量。

更進一步地，所述超聲信號反射板包括超聲信號反射主板和超聲信號反射輔板，所述超聲信號反射輔板連接柱的長度大于所述超聲信號反射主板連接柱的長度，所述連接柱上端固定在油水分離裝置的內(nèi)頂面。

更進一步地，所述超聲信號反射輔板的數(shù)量≥1，且為整數(shù)。

更進一步地，所述自動選擇模式為：當超聲波探頭發(fā)射和接受的超聲信號，通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到人機交互顯示屏時，可以由人機交互裝置根據(jù)其內(nèi)置的算法選擇邏輯，自動匹配最適合的算法，再由人機交互裝置通過無線方式下載到超聲波探頭端，超聲波探頭端會根據(jù)所接受到的算法或者算法組合，來判斷超聲波探頭所接收到的信號類型。

更進一步地，所述第二電磁閥為步進電磁閥，所述油水分離裝置為大型石油罐、異性管道或異性罐中的一種

更進一步地，所述人工判斷模式為：超聲波探頭只負責采集超聲的發(fā)射和反射的信號，不進行油水的判斷，油水信號的判斷有人機交互裝置接管，人機交互裝置實時顯示超聲發(fā)射和反射的信號，由操作人員進行實時人工判斷，操作人員可以把油水信號的判斷結果實時輸入到人機交互裝置，人機交互裝置會把其接受到的判斷結果，實時下載到超聲波探頭端，超聲波探頭以其接受到的判斷結果為準，并且進行判斷結果輸出，以供下一級的裝置使用。

更進一步地，所述實時監(jiān)控工作模式，超聲波探頭會同時把超聲波探頭發(fā)射和反射的信號以及油水判斷的結果實時傳輸?shù)饺藱C交互裝置上，操作人員可以在機交互顯示屏實時觀測到超聲的油水信號以及油水信號的判斷結果，如果需要，操作人員可以隨時暫停或者改變油水判斷的結果，并且把暫?；蛘吒淖兒蟮慕Y果下載到超聲波探頭端。

更進一步地，所述超聲波探頭能夠記憶其所接收到的油水界面判斷算法，在不啟動所述人機交互裝置時，超聲波探頭能夠依據(jù)其最后一次保存的油水界面判斷算法來進行判斷工作。

更進一步地，所述人機交互裝置和超聲波探頭可以以組網(wǎng)的方式進行工作，一個人機交互裝置可以同時和多個超聲波探頭進行連接，每個人機交互裝置和每個超聲波探頭，都有唯一的地址代碼，人機交互裝置可以根據(jù)超聲波探頭的地址代碼來選擇所連接的探頭。

有益效果

本發(fā)明提供了一種利用超聲波精確檢測油水界面的方法及其輔助裝置，與現(xiàn)有公知技術相比，本發(fā)明的具有如下有益效果：

1、本發(fā)明在超聲波探頭上集成了無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，把超聲波探頭的信號數(shù)據(jù)遠程傳送到控制終端上，超聲波探頭的信號可以用動態(tài)圖形的形式顯示在控制終端上，操作人員可以直觀地判斷油水分界面的信號特征，選擇油水分離的判斷規(guī)則，然后把判斷規(guī)則通過無線信號遠程傳送到超聲波探頭上，再由超聲波探頭進行油水信號的判斷。

2、本發(fā)明在油水分離裝置內(nèi)頂面增加了一塊超聲信號反射板，這樣超聲波探頭同樣可以適用于沒有規(guī)則反射面的罐體，比如異形管道式的油水分離裝置。

3、本發(fā)明適用性強，操作性強，可以適用各種油品及油水界面情況，可以適用各種規(guī)則及不規(guī)則的罐體。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的輔助裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的精確檢測程序的流程簡圖；

圖3為本發(fā)明的超聲回波信號過低的圖形；

圖4為本發(fā)明用更強的激勵信號后，超聲信號的幅度回歸到合理的區(qū)間后的圖形；

圖5為本發(fā)明有一個判斷閘門時輸出信號的圖形；

圖6為本發(fā)明有多個判斷閘門時輸出信號的圖形；

圖中的標號分別代表：油水分離裝置100；油水混合管101；大型油罐102；抽水管道103；第一電磁閥104；第二電磁閥105；超聲波探頭106；超聲信號反射主板107；超聲信號反射輔板108。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例：

本實施例的一種利用超聲波精確檢測油水界面的方法及其輔助裝置，包括油水分離裝置100和控制盒，油水分離裝置100的內(nèi)頂面設置超聲信號反射板，油水分離裝置100側壁上端通過油水混合管101連通大型油罐102，油水分離裝置100側壁下端設置抽水管道103；油水混合管101上設置第一電磁閥104，抽水管道103上設置第二電磁閥105；油水分離裝置100外部設置超聲波探頭106，超聲波探頭106對應且設置在超聲信號反射板的正下方；控制盒上設置人機交互裝置，人機交互裝置主要包括人機交互顯示屏，控制盒內(nèi)設置控制芯片，控制芯片電連接第一電磁閥104和第二電磁閥105；超聲信號反射板包括超聲信號反射主板107和超聲信號反射輔板108，超聲信號反射輔板108連接柱的長度大于超聲信號反射主板107連接柱的長度，所述連接柱上端固定在油水分離裝置100的內(nèi)頂面；超聲信號反射輔板108的數(shù)量≥1，且為整數(shù)；所述第二電磁閥105為步進電磁閥，所述油水分離裝置100為大型石油罐、異性管道或異性罐中的一種。

工作原理：使用超聲波探頭106探測油水界面時，設置多個長度不同的超聲信號反射板能夠更精精準的判斷油水界面位置或高度。以設置兩個超聲信號反射板為例，即超聲信號反射主板107和超聲信號反射輔板108。來自大型油罐102的原油大多為油水混合物，注入油水分離裝置100后靜置分層，油層居上水層居下，油水界面居于油層和水層之間。當油水界面位于超聲信號反射輔板108下方時，超聲波探頭106接收不到返回信號；當油水界面位于超聲信號反射輔板108上方且位于超聲信號反射主板107下方時，與超聲信號反射輔板108對應的超聲波探頭106能夠接收到超聲信號反射輔板108的返回信號；當油水界面位于超聲信號反射主板107上方時，超聲信號反射主板107和超聲信號反射輔板108均能接收到返回信號。

利用超聲波精確檢測油水界面的輔助裝置檢測油水界面的方法，包括精確檢測程序和判斷算法，檢測程序包括以下步驟：

(1)選擇人機交互裝置設置判斷算法的模式，包括算法自動選擇模式、人工判斷模式和實時監(jiān)控工作模式；

(2)選定模式后，人機交互裝置會根據(jù)所選擇的模式提示輸入相應的操作命令，通過指定模式選擇出合適的判斷算法；

(3)人機交互裝置會通過無線傳輸?shù)姆绞?，把所選擇的判斷算法或者判斷算法組合，實時下載到超聲波探頭端；

(4)輔助裝置在結束步驟(3)后開始運行，超聲波探頭發(fā)出超聲波并接受超聲信號反射板返回的信號；

(5)超聲波探頭端會根據(jù)所接受到的判斷算法或者判斷算法組合，來判斷超聲波探頭所接收到的信號類型；

(6)返回的信號類型符合判斷算法的計算結果則輸出結果，若不符合，則通過控制打開第一電磁閥溢油或打開第二電磁閥排水并重復步驟(4)～(6)，若符合則控制所述第二電磁閥排水；

判斷算法包括以下兩種：

(1)操作人員可以直觀地在所述顯示屏上觀測到超聲的回波信號，如果超聲信號過高或者過低，則操作人員可以相對應地降低或者增加超聲激勵的強度，控制超聲回波信號的幅度，保證超聲信號的幅度在合理的區(qū)間；

如圖3顯示的是超聲回波信號過低的圖形，操作人員判斷超聲激勵信號較弱，可以調整控制信號，以使超聲探頭使用更強的激勵，此控制信號由人機交互裝置通過無線方式下載到超聲探頭端，超聲探頭端會根據(jù)所接受到的控制信號，自動選擇對應的激勵信號。圖4是使用更強的激勵信號后，超聲信號的幅度回歸到合理的區(qū)間后的情況。

(2)由操作人員根據(jù)實時觀測到的超聲回波信號，依據(jù)超聲回波信號的信噪比，選擇多組判斷信號，操作人員根據(jù)實時觀測到的超聲回波信號，設置多條報警閘門，不同的報警閘門對應不同的含油量，此判斷規(guī)則由人機交互裝置通過無線方式下載到超聲波探頭端，如果容器中含油量不同，超聲波探頭端會檢測到不同的超聲回波，然后對對應輸出多做判斷信號，相對應地，油水分離系統(tǒng)可以針對不同的含油量，選擇不同的靜止時間和泄水速度，以達到更精確地控制排水中的含油量。

如圖5，常規(guī)的油水檢測用用超聲傳感器有一個判斷閘門，根據(jù)超聲信號是否超過這個閘門高度，輸出對應的判斷信號。如圖5，本系統(tǒng)可以由操作人員根據(jù)實時觀測到的超聲回波信號，設置多條報警閘門，不同的報警閘門對應不同的含油量，此判斷規(guī)則由人機交互裝置通過無線方式下載到超聲探頭端，如果容器中含油量不同，超聲探頭端會檢測到不同的超聲回波，然后對對應輸出多做判斷信號，相對應地，油水分離系統(tǒng)可以針對不同的含油量，選擇不同的靜止時間和泄水速度，以達到更精確地控制切水系統(tǒng)的含油量的目的。

自動選擇模式為：當超聲波探頭發(fā)射和接受的超聲信號，通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到人機交互顯示屏時，可以由人機交互裝置根據(jù)其內(nèi)置的算法選擇邏輯，自動匹配最適合的算法，再由人機交互裝置通過無線方式下載到超聲波探頭端，超聲波探頭端會根據(jù)所接受到的算法或者算法組合，來判斷超聲波探頭所接收到的信號類型。

人工判斷模式為：超聲波探頭只負責采集超聲的發(fā)射和反射的信號，不進行油水的判斷，油水信號的判斷有人機交互裝置接管，人機交互裝置實時顯示超聲發(fā)射和反射的信號，由操作人員進行實時人工判斷，操作人員可以把油水信號的判斷結果實時輸入到人機交互裝置，人機交互裝置會把其接受到的判斷結果，實時下載到超聲波探頭端，超聲波探頭以其接受到的判斷結果為準，并且進行判斷結果輸出，以供下一級的裝置使用。

實時監(jiān)控工作模式，超聲波探頭會同時把超聲波探頭發(fā)射和反射的信號以及油水判斷的結果實時傳輸?shù)饺藱C交互裝置上，操作人員可以在機交互顯示屏實時觀測到超聲的油水信號以及油水信號的判斷結果，如果需要，操作人員可以隨時暫?；蛘吒淖冇退袛嗟慕Y果，并且把暫?；蛘吒淖兒蟮慕Y果下載到超聲波探頭端。

超聲波探頭能夠記憶其所接收到的油水界面判斷算法，在不啟動人機交互裝置時，超聲波探頭能夠依據(jù)其最后一次保存的油水界面判斷算法來進行判斷工作。

人機交互裝置和超聲波探頭可以以組網(wǎng)的方式進行工作，一個人機交互裝置可以同時和多個超聲波探頭進行連接，每個人機交互裝置和每個超聲波探頭，都有唯一的地址代碼，人機交互裝置可以根據(jù)超聲波探頭的地址代碼來選擇所連接的探頭。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。