[发明专利]智能化油水分离罐除油系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能化油水分离罐除油系统及控制方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

在生产国际化、全球化的趋势下，工业生产过程中的安全问题日益成为各行各业重点关注的对象。在钢铁、炼油、焦化、石化等工业生产过程中产生的含油污水若处理不当，油污长时间滞留在油水分离罐内，挥发出的油气积聚形成的油相空间极易遇明火而发生爆炸。在实际生产过程中，通常采用人工定期监控的传统方法，由于工作条件的限制，不能实现实时监控，发生突发情况时无法高效处理，对工业生产进程和工人的人身安全问题造成了严重影响。

目前，油水分离罐的处理方式多采用重力沉降法和旋流分离法。前者利用油水两相的密度差异在重力作用下分层，并通过沉降和过滤技术对罐内油污进行抽取，但此方式自动化程度低，流程较复杂；后者则通过离心分离技术将油水两相分离，成本低廉、结构简单，但分离效率较低，且不能分离液体中的固体悬浮物。

发明内容

为了克服现有油水分离罐除油方式存在的不足之处，本发明提供了一种智能化油水分离罐除油系统及控制方法，能够智能识别油水分离罐中的油水气界面，高效排除油污，并对运行过程进行实时监控，保障生产的安全性。

本发明采用的技术方案是：

一、一种智能化油水分离罐除油系统：

本发明包括油水识别模块、油水分离模块和油气界面检测模块，油水分离罐的罐顶和罐底之间安装有包含步进电机、齿轮、齿带、滑块和导轨的液面检测机构，液面检测机构与油水识别模块电连接，并与油水分离模块管路连接，油水分离罐顶部安装有油气界面检测模块，油面上方的油相空间的油水分离罐罐壁安装有温度传感器和气压传感器；油水识别模块、油气界面检测模块、液面检测机构、温度传感器和气压传感器均连接到单片机，油水分离模块经继电器连接到单片机，单片机经无线通信模块与上位机连接通信。

所述的液面检测机构具体包括步进电机、齿轮、齿带、滑块以及竖直安装在油水分离罐罐顶和罐底之间的导轨，齿轮包括分别固定安装在油水分离罐罐顶的第一齿轮和油水分离罐罐底的第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮之间连接有齿带，第一齿轮与步进电机同轴连接，滑块一端与齿带固定连接，滑块另一端套在导轨中，通过步进电机带动齿带运动进而带动滑块沿导轨上下移动；步进电机与单片机电连接；

滑块中部开有一道贯穿的水平通孔，滑块底面设有与水平通孔相通的倒锥形孔，倒锥形孔与油水分离模块连接，滑块水平通孔的侧方设有金属探头，金属探头固定连接到滑块上，金属探头经螺旋电缆与油水识别模块连接。

所述的油水识别模块包括电阻R2、电容C1、灯LED1、三极管Q1和三极管Q2，三极管Q1的基极依次经电阻R5和电阻R1接地，三极管Q1的集电极依次经电阻R2和灯LED1接电源正极，三极管Q1的发射极接地，电阻R5和电阻R1之间引出作为金属探头的一端，金属探头的另一端连接到电源正极；三极管Q2的基极经电阻R4连接到三极管Q1的集电极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极依次经电阻R3和灯LED2接电源正极，电容C1两端分别连接到三极管Q2的集电极和发射极并作为输出端。

所述的金属探头、滑块水平通孔下缘和倒锥形孔的上缘在同一水平面上。

所述的油水分离模块包括吸油口、吸油软管、排油口、排油阀、排油管道和吸油泵；吸油口的入口与滑块的倒锥形孔相连，吸油口经吸油软管和排油口连接，排油口依次经排油阀、排油管道后和吸油泵连接。

所述的油气界面检测模块采用分别检测其相对油面距离的第一测距传感器和油水分离罐内径的第二测距传感器，第一测距传感器安置于油水分离罐罐顶内壁并水平放置；第二测距传感器安置于油水分离罐罐壁上部并竖直放置。

所述的无线通信模块包括主控端和受控端，主控端采用第一NRF24L01芯片及USB转NRF24L01模块，与上位机的USB接口连接；受控端采用第二NRF24L01芯片，与单片机的IO口相连。

本发明的油水识别模块利用油水导电特性差异可自动识别油水分布，其金属探头固定于滑块；位于罐顶和罐壁上部的油气界面检测模块利用声波的全反射现象用以检测油面高度；油水分离模块主要由吸油口、吸油软管、排油口、排油阀、排油管道和吸油泵组成，其中吸油口固定于滑块正下方；滑块可通过步进电机和齿带沿导轨垂直移动。当检测到吸油口位于油中，单片机通过继电器打开排油阀和吸油泵；当检测到吸油口位于油相空间或水中，单片机通过继电器关闭排油阀和吸油泵。

二、一种智能化油水分离罐除油系统的控制方法，包括以下步骤：