油水界面液位儀表的應(yīng)用

大慶油田采油二廠

油水界面液位儀表的應(yīng)用

吳麗影大慶油田采油二廠

在聯(lián)合站，應(yīng)用油水界面儀可以清楚地了解游離水界面的變化，知道如何控制閥門(mén)的開(kāi)度；在轉(zhuǎn)油站，應(yīng)用油水界面儀可以清楚地了解三合一液位的變化，知道如何控制泵的排量。應(yīng)用在油水界面液位儀表中的三種傳感器的共同點(diǎn)是傳感器均為4～20mA輸出，可通過(guò)二次表或微機(jī)顯示界面或液位。ESK851型防爆智能油水界面儀和射頻導(dǎo)納界面儀是從2001年開(kāi)始投用在站上，而FYJ—Y—2型液位界面?zhèn)鞲衅魇窃谧罱鼛啄陸?yīng)用到站上。由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用得出：在一年半時(shí)間內(nèi)，ESK851型防爆智能油水界面儀故障率為47.8%；射頻導(dǎo)納界面儀的故障率為50%；FYJ—Y—2型油水界面儀的故障率為5.9%。

油水界面；液位；傳感器；射頻導(dǎo)納

在油田生產(chǎn)過(guò)程中，油水界面測(cè)量與控制是一項(xiàng)十分重要而又較難實(shí)現(xiàn)的工作。實(shí)際應(yīng)用中所涉及的工藝設(shè)備主要有電脫水器、游離水脫除器、三相分離器、含油污水沉降罐等。油水界面控制的好壞，直接關(guān)系到成品原油含水率及工藝設(shè)備的工作穩(wěn)定性。在聯(lián)合站，應(yīng)用油水界面儀可以清楚地了解游離水界面的變化，知道如何控制閥門(mén)的開(kāi)度；在轉(zhuǎn)油站，應(yīng)用油水界面儀可以清楚地了解三合一液位的變化，知道如何控制泵的排量。由此可知，油水界面儀表顯示的數(shù)值在安全生產(chǎn)中的重要性。

大慶油田采油二廠第三作業(yè)區(qū)所管轄的站分別應(yīng)用3種油水界面儀：大慶志環(huán)微電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)ESK851型防爆智能油水界面儀，美國(guó)DE公司生產(chǎn)的射頻導(dǎo)納界面儀，普蘭店市新星儀器儀表有限公司生產(chǎn)的FYJ—Y—2型液位界面?zhèn)鞲衅鳌?/p>

1 儀表的工作原理

（1）ESK851型防爆智能油水界面儀。ESK851型智能液位儀是基于電容式傳感器原理，由采用半導(dǎo)體掩膜技術(shù)的傳感器、信號(hào)變換電路和單片機(jī)3部分組成。傳感器的多諧振蕩器振蕩頻率隨油水界面變化而變化，由于現(xiàn)代微電子技術(shù)的高度發(fā)展，制造出的傳感器電路就象照相洗出的照片一樣，有很好的重復(fù)性。因此傳感器多諧振蕩器隨油水界面變化的振蕩頻率，雖然線性度不好，但重復(fù)性很好。這個(gè)頻率信號(hào)，根據(jù)建立起的傳感器數(shù)學(xué)模型，經(jīng)單片機(jī)通過(guò)軟件進(jìn)行非線性校正和信號(hào)處理，再變換成與油水界面成正比的電流信號(hào)，輸出給二次儀表顯示或計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

（2）射頻導(dǎo)納界面儀。射頻導(dǎo)納界面儀中導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由電阻性成分、電容性成分、電感性成分綜合組成，而射頻即高頻天線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無(wú)線電波測(cè)量導(dǎo)納。用于測(cè)量油水界面時(shí)，主要基于一點(diǎn)，即油與水導(dǎo)電特性的差異，純油的介電常數(shù)ε油＝2.23，純水的介電常數(shù)ε水＝80，也就是說(shuō)，油（或油包水）是絕緣體或?qū)щ娦圆?，水（或水包油）是良?dǎo)體或?qū)щ娦院谩Ｉ漕l導(dǎo)納界面儀可以準(zhǔn)確地測(cè)量乳化層中的導(dǎo)電特性發(fā)生較大變化的電界面，而不受任何其他因素的影響。實(shí)際上只要上、下層的介質(zhì)導(dǎo)電性相差5倍以上時(shí)，便能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。

（3）FYJ—Y—2型液位界面?zhèn)鞲衅?。FYJ—Y—2系列傳感器由一系列高度集成化的磁敏感元件組成。在磁場(chǎng)的激勵(lì)下進(jìn)行工作，準(zhǔn)確地對(duì)液位或界面的位置進(jìn)行測(cè)量。傳感器由接線盒、電子線路板、導(dǎo)向桿、磁浮子以及上下量限擋環(huán)組成。

2 儀表的特性及安裝方式

應(yīng)用在油水界面液位儀表中的三種傳感器的共同點(diǎn)是傳感器均為4～20mA輸出，可通過(guò)二次表或微機(jī)顯示界面或液位。

傳感器共同的安裝示意圖如圖1所示。

圖1 傳感器安裝示意

（1）ESK851型防爆智能油水界面儀。ESK851型智能液位儀為本質(zhì)安全型，標(biāo)準(zhǔn)4～20mA信號(hào)傳輸，基本誤差為±0.5%，可安裝在常壓和帶壓的容器上。與傳統(tǒng)的液位檢測(cè)儀表相比它具有明顯的特點(diǎn)：①具有邏輯判斷與信息處理功能，可對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和誤差補(bǔ)償，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度；②能自動(dòng)補(bǔ)償因工作條件與環(huán)境發(fā)生變化引起的溫度漂移，增強(qiáng)了可靠性和穩(wěn)定性；③采用軟件式數(shù)字濾波技術(shù)，提高了抗干擾能力。此外，該儀表的高性能是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以性能價(jià)格比低。

（2）射頻導(dǎo)納界面儀。射頻導(dǎo)納油水界面儀使用本質(zhì)安全型的兩線式傳輸方式，標(biāo)準(zhǔn)4～20mA輸出，可與安全保持器或安全柵直接相連，防爆性能可靠，安全系數(shù)高。安裝十分簡(jiǎn)便，對(duì)于三相分離器和電脫等帶壓的臥式罐，一般采用法蘭安裝或安裝座式安裝。并具有以下兩方面的優(yōu)點(diǎn)：①可遠(yuǎn)距離調(diào)試，調(diào)整零點(diǎn)與滿度時(shí)，相互獨(dú)立互不影響；②可以使用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，進(jìn)行非線性校正。

（3）FYJ—Y—2型液位界面?zhèn)鞲衅鳌?duì)于不同的儲(chǔ)罐，選用不同型號(hào)的儀表。在污水沉降罐上選用FYJ—Y—2A、2B儀表，能用數(shù)字和光柱兩種方法顯示液位和界面參數(shù)，能輸出液位4～20mA測(cè)量模擬信號(hào)，也能輸出界面4～20mA模擬信號(hào)，以便與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)；能輸出4～20mA閥門(mén)調(diào)節(jié)信號(hào)，和調(diào)節(jié)閥配套，自動(dòng)控制液位高度，還可輸出多種報(bào)警信號(hào)。

（4）三種界面?zhèn)鞲衅鞯膶?shí)際應(yīng)用情況。ESK851型防爆智能油水界面儀和射頻導(dǎo)納界面儀是從2001年開(kāi)始投用在站上，而FYJ—Y—2型液位界面?zhèn)鞲衅魇窃谧罱鼛啄陸?yīng)用到站上。由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用得出：在一年半時(shí)間內(nèi)，ESK851型防爆智能油水界面儀故障率為47.8%；射頻導(dǎo)納界面儀的故障率為50%；FYJ—Y—2型油水界面儀的故障率為5.9%。

3 故障原因分析

（1）ESK851型防爆智能油水界面儀。ESK851型防爆智能油水界面儀由現(xiàn)場(chǎng)傳感器和控制室內(nèi)二次顯示儀表組成，應(yīng)用到站上初期時(shí)，應(yīng)用效果良好。但5年以后，故障率升高；且傳感器內(nèi)模塊為固化元件，只能更換，不能維修，增加了維修費(fèi)用。

（2）射頻導(dǎo)納界面儀。據(jù)了解，型射頻導(dǎo)納界面儀從投用起5年內(nèi)應(yīng)用效果較好，而目前檢測(cè)無(wú)規(guī)律失靈的主要原因是探頭已達(dá)到了使用年限。

（3）FYJ—Y—2型油水界面儀。在第三作業(yè)區(qū)，F(xiàn)YJ—Y—2型液位界面?zhèn)鞲衅鞯侥壳盀橹箲?yīng)用效果良好，能夠清晰、準(zhǔn)確地顯示液位或界面，并能夠和變頻結(jié)合到一起，形成閉環(huán)系統(tǒng)，故障率很低。

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.018