智能化油水分離罐除油系統及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種智能化油水分離罐除油系統及控制方法，屬于污水處理技術領 域。
【背景技術】
[0002] 在生產國際化、全球化的趨勢下，工業生產過程中的安全問題日益成為各行各業 重點關注的對象。在鋼鐵、煉油、焦化、石化等工業生產過程中產生的含油污水若處理不當， 油污長時間滯留在油水分離罐內，揮發出的油氣積聚形成的油相空間極易遇明火而發生爆 炸。在實際生產過程中，通常采用人工定期監控的傳統方法，由于工作條件的限制，不能實 現實時監控，發生突發情況時無法高效處理，對工業生產進程和工人的人身安全問題造成 了嚴重影響。
[0003] 目前，油水分離罐的處理方式多采用重力沉降法和旋流分離法。前者利用油水兩 相的密度差異在重力作用下分層，并通過沉降和過濾技術對罐內油污進行抽取，但此方式 自動化程度低，流程較復雜；后者則通過離心分離技術將油水兩相分離，成本低廉、結構簡 單，但分離效率較低，且不能分離液體中的固體懸浮物。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有油水分離罐除油方式存在的不足之處，本發明提供了一種智能化油 水分離罐除油系統及控制方法，能夠智能識別油水分離罐中的油水氣界面，高效排除油污， 并對運行過程進行實時監控，保障生產的安全性。
[0005] 本發明采用的技術方案是：
[0006] -、一種智能化油水分離罐除油系統：
[0007] 本發明包括油水識別模塊、油水分離模塊和油氣界面檢測模塊，油水分離罐的罐 頂和罐底之間安裝有包含步進電機、齒輪、齒帶、滑塊和導軌的液面檢測機構，液面檢測機 構與油水識別模塊電連接，并與油水分離模塊管路連接，油水分離罐頂部安裝有油氣界面 檢測模塊，油面上方的油相空間的油水分離罐罐壁安裝有溫度傳感器和氣壓傳感器;油水 識別模塊、油氣界面檢測模塊、液面檢測機構、溫度傳感器和氣壓傳感器均連接到單片機， 油水分離模塊經繼電器連接到單片機，單片機經無線通信模塊與上位機連接通信。
[0008] 所述的液面檢測機構具體包括步進電機、齒輪、齒帶、滑塊以及豎直安裝在油水分 離罐罐頂和罐底之間的導軌，齒輪包括分別固定安裝在油水分離罐罐頂的第一齒輪和油水 分離罐罐底的第二齒輪，第一齒輪和第二齒輪之間連接有齒帶，第一齒輪與步進電機同軸 連接，滑塊一端與齒帶固定連接，滑塊另一端套在導軌中，通過步進電機帶動齒帶運動進而 帶動滑塊沿導軌上下移動;步進電機與單片機電連接；
[0009] 滑塊中部開有一道貫穿的水平通孔，滑塊底面設有與水平通孔相通的倒錐形孔， 倒錐形孔與油水分離模塊連接，滑塊水平通孔的側方設有金屬探頭，金屬探頭固定連接到 滑塊上，金屬探頭經螺旋電纜與油水識別模塊連接。
[0010] 所述的油水識別模塊包括電阻R2、電容C1、燈LED1、三極管Q1和三極管Q2,三極管 Q1的基極依次經電阻R5和電阻R1接地，三極管Q1的集電極依次經電阻R2和燈LED1接電源正 極，三極管Q1的發射極接地，電阻R5和電阻R1之間引出作為金屬探頭的一端，金屬探頭的另 一端連接到電源正極;三極管Q2的基極經電阻R4連接到三極管Q1的集電極，三極管Q2的發 射極接地，三極管Q2的集電極依次經電阻R3和燈LED2接電源正極，電容C1兩端分別連接到 三極管Q2的集電極和發射極并作為輸出端。
[0011] 所述的金屬探頭、滑塊水平通孔下緣和倒錐形孔的上緣在同一水平面上。
[0012] 所述的油水分離模塊包括吸油口、吸油軟管、排油口、排油閥、排油管道和吸油栗； 吸油口的入口與滑塊的倒錐形孔相連，吸油口經吸油軟管和排油口連接，排油口依次經排 油閥、排油管道后和吸油栗連接。
[0013] 所述的油氣界面檢測模塊采用分別檢測其相對油面距離的第一測距傳感器和油 水分離罐內徑的第二測距傳感器，第一測距傳感器安置于油水分離罐罐頂內壁并水平放 置;第二測距傳感器安置于油水分離罐罐壁上部并豎直放置。
[0014] 所述的無線通信模塊包括主控端和受控端，主控端采用第一 NRF24L01芯片及USB 轉NRF24L01模塊，與上位機的USB接口連接;受控端采用第二NRF24L01芯片，與單片機的10 口相連。
[0015] 本發明的油水識別模塊利用油水導電特性差異可自動識別油水分布，其金屬探頭 固定于滑塊;位于罐頂和罐壁上部的油氣界面檢測模塊利用聲波的全反射現象用以檢測油 面高度；油水分離模塊主要由吸油口、吸油軟管、排油口、排油閥、排油管道和吸油栗組成， 其中吸油口固定于滑塊正下方;滑塊可通過步進電機和齒帶沿導軌垂直移動。當檢測到吸 油口位于油中，單片機通過繼電器打開排油閥和吸油栗；當檢測到吸油口位于油相空間或 水中，單片機通過繼電器關閉排油閥和吸油栗。
[0016] 二、一種智能化油水分離罐除油系統的控制方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟1)將油水分離罐靜置使得罐內分層，從上往下依次為油相空間、油和水；
[0018] 步驟2)初始化以下參數為零:111 = 111=112 = 0，1]1表示吸油栗工作參數，111、112分別表 示滑塊下移參數和滑塊上移參數；
[0019] 步驟3)通過油氣界面檢測模塊檢測計算獲得油面相對油水分離罐罐底的實際高 度AH;
[0020] 步驟4)根據步驟3)所測得的實際高度ΔΗ，通過步進電機帶動齒帶將滑塊沿導軌 移動到油面附近，使得金屬探頭浸沒于液體中；
[0021] 步驟5)判斷油水識別模塊檢測反饋的是高電平還是低電平：
[0022]若油水識別模塊檢測反饋的是高電平，則繼續下一步驟；
[0023]若油水識別模塊檢測反饋的是低電平，則跳轉到步驟11);
[0024] 步驟6)判斷吸油栗工作參數m是否滿足m=0:若吸油栗工作參數m = 0,則繼續下一 步驟;若吸油栗工作參數m不等于0,則通過繼電器打開排油閥和吸油栗，利用油水分離模塊 進行排油操作，跳轉到步驟8);
[0025]步驟7)將滑塊下移參數nl賦值+1;
[0026]步驟8)通過單片機控制滑塊繼續向下移動間隔距離S;
[0027]步驟9)判斷當前的滑塊下移參數nl是否滿足nl=滑塊移動次數閾值N，
[0028] 若當前的滑塊下移參數nl=滑塊移動次數閾值N，則進入下一步驟；
[0029] 若當前的滑塊下移參數nl不等于滑塊移動次數閾值N，則跳回到步驟5);
[0030] 步驟10)將吸油栗工作參數m置為1，并跳回步驟5);
[0031] 步驟11)通過繼電器關閉排油閥和吸油栗，并控制滑塊向上移動間隔距離S，將滑 塊上移參數n2賦值+1;
[0032]步驟12)判斷當前的滑塊上移參數n2是否滿足n2 =滑塊移動次數閾值N，
[0033] 若當前的滑塊上移參數n2 =滑塊移動次數閾值N，則進入下一步驟；
[0034] 若當前的滑塊上移參數n2不等于滑塊移動次數閾值N，則將吸油栗工作參數m置為 〇,并跳回到步驟5);
[0035]步驟13)停止排油操作。
[0036] 所述步驟3)中油面相對油水分離罐罐底的實際高度ΔΗ采用以下公式計算：
[0037] A Ff^Fin
[0038]
[0039] 其中，Di為油水分離罐罐壁的測量內徑，Hi表示油面相對油水分離罐罐底的測量高 度，油水分離罐罐頂相對油面的測量高度Hi通過第一測距傳感器測量獲得，油水分離罐罐 壁的測量內徑Di通過第二測距傳感器測量獲得;Ho表示油水分離罐罐頂相對油面的實際高 度，Do為油水分離罐的實際內徑;H2為油水分離罐罐頂相對油水分離罐罐底的實際高度。
[0040] 本發明的有益效果是：
[0041] 本發明利用油水導電特性的差異和聲波全反射現象，有效識別油水氣界面，判斷 吸油口在油水中的分布位置，從而自動控制排油閥通斷及吸油栗工作狀態；同時利用高精 度的溫度、氣壓傳感器對油水分離罐內溫度和氣壓進行實時監控，并通過高性能的無線通 信模塊進行數據傳輸。
[0042] 本發明智能化程度高，油水分離高效，能夠實時監控油水分離罐的運行狀態，保障 生產安全。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發明實施例的結構圖；
[0044] 圖2是本發明電氣連接和機械連接的框圖；
[0045] 圖3是滑塊的剖視圖和俯視圖；
[0046] 圖4是油水識別模塊的電路圖；
[0047]圖5是本發明控制方法的流程圖。
[0048]圖中：油水識別模塊100，金屬探頭200，油氣界