智能擦除式原油含水率測定儀的應用

張頌

(大慶油田第二采油廠規(guī)劃設計研究所設計室， 黑龍江 大慶)

智能擦除式原油含水率測定儀的應用

張頌

(大慶油田第二采油廠規(guī)劃設計研究所設計室， 黑龍江 大慶)

原油含水量是石油化工行業(yè)一個重要的參數(shù)，檢測原油含水量是原油開采、脫水、處理、集輸計量、儲運銷售及石油煉制等過程被普遍關注的問題。智能擦除式原油含水率測定儀是一款高含水分析儀，文章介紹了其工作原理，并結合某采油廠M轉油站的實際情況進行了工藝安裝的設計。

含水率;測定儀;原理;工藝安裝

在原油生產和儲運過程中，原油含水率的檢測十分重要。國內外研究學者先后提出多種測量方法，設計出不同形式的含水率測試方案，這些測量方案大大降低了取樣化驗的勞動強度，提高了含水率測量的科學合理性，為油田的脫水、集輸及計量提供了科學依據(jù)。油水混合物的電磁性質隨含水率發(fā)生變化，對于高含水率的混合物，油是分散相， 水是連續(xù)相，傳感器利用了短波吸收的原理，從而測定含水率，并應用于生產實際。

1 智能擦除式原油含水率測定儀

(1)工作原理 智能擦除式原油含水率測定儀由傳感器、一次表頭、信號控制采集器、小型PLC系統(tǒng)、觸摸屏五部分組成。本文著重介紹傳感器及其工藝安裝。

傳感器采用短波吸收原理。利用含水率與短波吸收能量成正比的關系，通過一次表頭有關元件將其轉變?yōu)殡娦盘枺斔徒o信號控制采集器，處理后進入小型PLC系統(tǒng)，經PLC軟件二次處理后通過Modbus協(xié)議與觸摸屏組態(tài)軟件進行通訊，組態(tài)后進行顯示。觸摸屏顯示瞬時含水率、瞬時流量、外輸油溫度、壓力等參數(shù)，通過原油計量軟件可換算出全天的總液量、油量、水量、平均含水等，并以天為單位把這些數(shù)據(jù)以報表的形式儲存?zhèn)湟院蟛樵冎?；具有含水率超高報警功能；趨勢曲線圖和歷史曲線圖可以查詢瞬時及歷史含水的值，并可以準確定位歷史時刻的數(shù)據(jù)；可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況設定含水曲線，曲線設定方便快捷，具有密碼管理功能，防止無權用戶修改。具有4～20mA含水信號輸出功能。

另外，在原油的計量過程中，原油含有大量的蠟、堿、砂等雜質，傳感器工作一定時間后，就會積結在探頭表面，造成含水信號失真而影響計量精度。某公司針對這種情況設計了傳感器探頭擦除裝置，由按防爆結構設計的微型電機傳動清洗套，清洗探頭表面的污垢，使探頭始終充分與被測介質接觸，保證了監(jiān)測的精度，防止零點漂移，提高了運行時間。擦除方式有自動、手動兩種方式，自動方式可按用戶時間要求由軟件設定；手動方式在觸摸屏主畫面設有擦除按鈕，只需輕輕一按探頭擦拭裝置便可工作，擦除工作完成一個行程后自動停止，無須用戶格外干預。

(2)綜合功能 適用介質：天然石油。含水率監(jiān)測范圍：0.00～99.9%，絕對誤差：±1%。工作方式：在線連續(xù)運行。

(3)傳感器使用條件 ①環(huán)境濕度：＜95%；②額定壓力：≤4MPa；③安裝方式：插入式；④流速范圍：≥1.5m/s；⑤重量：25kg；⑥適應介質溫度：20℃～125℃；⑦傳輸電纜長度：≤400m；⑧安裝管線內徑：≥100mm。

2 工藝安裝設計

智能擦除式原油含水率測定儀整機布局合理，結構緊湊，體積小，重量輕，容易安裝在石油管線上。傳感器的安裝方式為插入式。首先在油流管道上按安裝示意圖，焊好安裝接口，將傳感器垂直安裝于液體的逆流方向，以免傳感器內部積聚包泡，使探頭到達與油充分接觸的位置后，通過螺栓與法蘭將傳感器密封緊固。為了提高傳感器的測量精度，避免油水分層，通過傳感器探頭處的液體流速要大于1.5m/s。

某采油廠M轉油站微機計量及自控系統(tǒng)于1994年建成投產，該站原油含水采用的是8840C型液體密度傳感器，投運時間長達19年，因故障頻繁、檢測不準確被迫停運。多年來，M轉油站一直因空間狹小、涉及停產等原因，無法安裝含水率分析儀，而原油含水只能采用取樣化驗的方法，不便操作且浪費工時。本次將智能擦除式原油含水率測定儀應用于本站，通過帶壓開孔的方式進行安裝，從而避免了停產這一問題?？紤]到空間有限的原因，對于工藝安裝仍需進行巧妙設計。

智能擦除式原油含水率測定儀需要安裝在站內外輸油管線上，且滿足傳感器的安裝要求，即安裝在輸油管線的逆油流方向。M轉油站內的外輸油管線從彎頭至閘門中心的距離僅為0.8米，立管高度僅為0.5米，無法滿足測定儀傳感器的安裝要求。

工藝安裝設計思路是在外輸油管線上安裝高1.8米、跨度1.1米的倒U形管線，在倒U形管線兩側安裝閘門以便控制流程，利用倒U形管線形成的立管以滿足傳感器的安裝高度要求，將外輸油管線上現(xiàn)有閘門設計在倒U形管線開口處的中間位置，以便日常操作。這樣設計既滿足了傳感器的安裝條件，又不影響站內流程，而且還充分利用了現(xiàn)有的可用空間。

3 結語

原油含水率測量技術在原油的開采、加工、儲運等過程中都起著重要作用，原油含水率在線檢測技術的研究和應用也得到了越來越廣泛地重視。整機布局合理，結構緊湊，體積小，重量輕，容易安裝在石油管線上，有較強的實用性，操作簡單，維修方便，可滿足使用要求。結合M轉油站的工藝安裝設計，發(fā)現(xiàn)含水率測定儀對安裝條件仍然有一定的要求。為滿足油現(xiàn)場的實際需要，迫切需要結合我國原油的特點和生產實際，將各種測試技術、數(shù)據(jù)處理方法、神經網絡等高新技術引入到原油含水率檢測的研究開發(fā)中，研制出新型的準確度高、穩(wěn)定性好的高品質原油含水率測量儀，從而解決目前各種原油含水率檢測過程中存在的問題，從根本上提高我國原油含水率測量技術的水平。

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