几种常用油水界面仪

几种常用油水界面仪 几种常用油水界面仪 仪器仪表与应用石油化工自动化,2007,1t65 AUTOMATION1NPETRO-CHEMICALINDUSTRY 几种常用油水界面仪 陈勇智,杜晓冬,曾庆刚. (1.西南石油大学,四JII成都610500;2.华北石油公司采油二厂, 河北霸州065703;3.南充炼油厂,四JII南充637001) 摘要:在油田生产It益现代化的今天,自动化的原油处理过程已经成为成品油质量 的保证,油水界面仪的性能好坏从根 本上影响着原油处理的几个关键问题:原油的含水率,能耗,污水排放指标等.主要 就华北油田常用的几种油水界面仪的工作 并从工作实际对未来界面仪的发展阐述了一原理,使用情况,常见故障做了比较, 定的观点. 关键词:油水界面仪I监测;性能;使用;故障 中图分类号:TH816文献标识码:B文章编号:1007—7324(2007)01—0065—02 1油水界面仪的使用情况 在油田生产中,油水分离是原油加工中极为重 要的环节.而从原油进入联合站以后,要经过诸如 沉降,电脱等处理过程,油水界面控制是分离效果 的关键.现在各油田普遍使用专门的油水界面仪 来监控处理过程,达到自动化控制的目的.由于目 前油水界面仪的种类较多,性能差异比较大,现结 合华北油田的实际情况,具体分析界面仪的使用. 首先大致介绍一下油田生产的基本工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 . 当原油开采出来后,先送到采油计量站进行计量, 再进入联合站.在联合站,经过计量,加热,然后将 原油送至一级沉降罐(在一级沉降罐内原油常年保 持在6O?左右),经过沉降分离后送至中间罐,经 过脱水泵脱水,再经过二次加热进入二级沉降罐 (在二级沉降罐内原油常年保持在8O.C左右),分 离后的原油进入电脱水器进行最后的处理,达到含 水率标准(<0.5)后,最后送到成品油储罐.在 整个过程中,都需要进行油水界面的测量.而油水 界面的准确监测对油品的含水率,污水回收及处理 成本都是极为关键的. 2界面仪的工作原理 根据界面仪的测量原理的不同,大致可以将界 面仪分为:磁性,射频导纳式,短波吸收式,电容式, 伺服式等几种. 其中磁性界面仪又分为:干簧管式磁控界面 仪,磁致伸缩式界面仪等形式. 2.1干簧管式磁控界面仪 现在出现 该类型的界面仪在油田使用得较早, 的问题较多.其测量原理极为简单,将一根由干簧 管和电阻组成的电路板(长度由被测介质高度决 定),放入一根不锈钢管中,随着套于钢管外的磁浮 子随液面的移动,磁力就将相应的干簧管吸合,使 得电路板输出端的电阻值也产生相应的变化,根据 被测原油的密度不同,适当匹配相对密度不同的磁 浮子,就可以测出液位和界面. 2.2磁致伸缩式界面仪 一 根硬管或柔性管从罐顶通到底部,带磁钢的 浮子沿波导管随液面上下移动.测量时,电流脉冲 在磁浮子所在位置导管内的波导管上激发出一个 应力脉冲,沿波导管以声速传播到顶部电子盒中的 测量部,被转换成电脉冲.根据应力脉冲的传播时 间可以测定出液面位置.如果有第2个浮子,适当 选择相对密度,使其浮在油一水界面上,则同时能测 出油一水界面位置.其结构如图1所示 2.3短波油水界面监测仪 该仪表是基于介质对短波吸收的理论,将电能 以电磁波的形式辐射到以乳化液状态存在的油水 介质中,依据油水吸收电能的差异来检测两种介质 的含量.油的介电常数约为2.3,而水的介电常数 约为8O,两者之间相差极大.通过对油水含量的 测量,来检测油水界面. 2.4电容式油水界面仪 电容式界面仪利用油水两种介质的导电性能 的不同,使电容与水的高度成线性关系,达到监测 油水界面的目的.现在多以射频导纳式来替代传 统的电容式界面仪. 收稿日期{2006—08—10I修改稿收到日期:200610—20 作者简介:陈勇智(1972一),男,四川广安人,西南石油大学在 读硕士,曾在一线采油厂从事仪表工作近1O年,具有较丰富的工 作经验. 石油化工自动化 图1磁致伸缩界面仪结构 2.5射频导纳式界面仪 射频导纳式界面仪采用的是利用高频电流测 量探头与容器两个极板之间的电容值来计算出液 位,它是在传统电容式物位计的基础上进行了改 进,增加了探头根部抗黏附,抗冷凝的功能.射频 导纳式液位计所测量出的电容量C为 C一,(S/D)(1) 式中e——电容两极板间介质的介电常数; S——极板面积; D——极板间距离. 由式(1)可知,介质介电常数的变化是影响测 量的关键. 除了上述的仪表外,还有利用浮力平衡原理的 伺服式界面仪,利用油水介质折射率不同而研制的 光纤式界面仪. 3使用情况及故障简析 在油水界面仪的使用过程中,接触的介质多为 处于55~80?之间的油水混合物,尤其在一级分 离的时候,混合物中还夹杂着大量的泥沙等物,会 导致测量仪器的外部器件结垢严重,使得诸如磁浮 子等部件由于导管的结垢不能自如的随界面的移 同时由于原油的黏附性,也会使得 动而产生误差. 短波,射频等界面仪的探头外形成油膜不能准确地 测量出结果. 在实际的生产过程中,由于工作状况的复杂 性,全部生产流程选用一种仪表并不能很好地达到 控制的目的,例如一级分离器内加热盘管密集,罐 的本身直径不大,进出分离器的液体量多,液位波 动大,安装带有浮子的界面仪就面I临浮子波动大, 安装空间狭窄,外部导管易结垢等问题,所以需要 选用符合工况的界面仪. 现就采油厂使用较多的几种油水界面仪作一 个简单的对比,如表1所列. 在所有的用来监控储油罐的界面仪中,干簧管 式磁控界面仪由于测量精度较低,故障率高,电路 器件易损坏等缺点,已经面临被逐渐淘汰.虽然油 田大量地使用该界面仪,但是作为每班的交接,一 般还是使用卷尺来当作标准.磁致伸缩界面仪和 射频导纳界面仪作为储罐监控基本上能够满足要 求. 衰1几种油水界面仪的比较 界面仪主要使用地点主要故障表现及分析 干簧管式磁控储油罐 磁致伸缩式储油罐 射频导纳式储油罐,分离器 短波界分离器,电脱水器 干簧管磁化,外部导管 结垢,浮球卡 使用情况较好 测量时常误差较大,标 定困难 性能不稳定,易出现过 度灵敏和迟滞现象 由于分离器本身的结构复杂,施工难度大,液 位波动大,杂质含量高等特点,利用浮球做外部测 量的仪表很难达到控制目的.短波界面仪因其便 于在线插拔,结构简单等优点更加适合分离器的使 用.但是现阶段的短波界面仪,由于标定和使用中 容易出现过度灵敏和迟滞,生产状况下调试精度不 高,阻碍了界面仪的使用. 此外油水界面仪的安装位置对测量的结果影 响也是比较大的. 华北油田的分离器油水监测仪表一般选用短 波界面仪,安装的位置一般位于罐的三分之二处, 基本上也就是油水乳化层的位置,这样油被放掉的 可能性会比较小些.仪表出故障时也有充足的时 间来处理.而在电脱水器上的短波界面仪安装的 位置相对要低得多,安装在五分之一到三分之一 处,有利于原油含水率的稳定. 4发展前景 随着自动化程度的提高,自动化站,无人职守 站的出现,智能化仪表成为发展的主要方向.相对 而言发展较为落后的界面监控仪,更由于它在原油 生产中的重要性得到重视首先,现场极为需要测 量精度高,抗干扰能力强的仪表,尤其在分离器油 水界面监测方面,现有的仪表均不够理想,都有较 大的缺憾.其次,在控制系统日益完善,自动化程 度越来越高的今天,具有远程通信能力,可以与 DCS和总线技术适配的油水界面仪将成为发展的 主要方向.