張武軍(長(zhǎng)慶油田第一輸油處 陜西 咸陽(yáng) 712000)

胡運(yùn)濤(第一輸油處管道研究中心 陜西 咸陽(yáng) 712000)

在原油的生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)過程中，從油井中開采出來(lái)的原油是含有一定水分的，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中由于各種各樣的因素都會(huì)是油中含有一定量的水分，特別是在管輸和儲(chǔ)存過程中，水的存在會(huì)增加熱量流失、泵能耗降低等成本消耗。由于油和水的密度不同，原油中的水分會(huì)沉降在儲(chǔ)油罐底部。儲(chǔ)油罐脫水是儲(chǔ)運(yùn)過程中的一個(gè)很重要環(huán)節(jié)，而現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，儲(chǔ)油罐含水量檢測(cè)和脫水一直十分棘手的問題。目前主要沿用人工眼睛觀察脫水的傳統(tǒng)方式，這種方式不僅無(wú)法實(shí)施檢測(cè)含水量，而且對(duì)脫水是否含油難以監(jiān)控，易造成環(huán)境污染，直接影響排污合格率，還易造成脫水跑油的事故。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外非常重視原油含水檢測(cè)、控制新方法研究，推出了采用射頻波、超聲波等先進(jìn)技術(shù)檢測(cè)油水界位，這些方法各有特點(diǎn)，但系統(tǒng)產(chǎn)品大部分存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾能力差、可靠性低，成本高、維修難度大，很難形成工業(yè)化的應(yīng)用。

70萬(wàn)方咸陽(yáng)商業(yè)儲(chǔ)備油庫(kù)在建設(shè)時(shí)首次采用了LJH-02自動(dòng)脫水器，自投產(chǎn)以來(lái)，由于庫(kù)區(qū)不具備污水處理功能，儲(chǔ)罐原油都是轉(zhuǎn)往咸陽(yáng)末站進(jìn)行脫水，因此自動(dòng)脫水器使用很少；另外由于受傳統(tǒng)思維的束縛，總擔(dān)心自動(dòng)脫水器出現(xiàn)異常導(dǎo)致跑油事件發(fā)生，所以造成具有高科技先進(jìn)水平的設(shè)備使用率極低，無(wú)形中造成了極大的浪費(fèi)，增加了原油加熱及輸油的成本上升。

針對(duì)這種情況，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了多次的脫水試驗(yàn)，對(duì)新型自動(dòng)脫水器的可靠性和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證，本文就從性能結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行闡述，并從工藝上提出了一些改進(jìn)措施，并提出將設(shè)備遷移安裝至原油交接頻次較高的咸陽(yáng)輸油末站，以便充分發(fā)揮新產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)輸油生產(chǎn)安全高效。

一、自動(dòng)脫水器工作原理

從目前檢測(cè)儀表的使用來(lái)看，普遍存在準(zhǔn)確測(cè)量原油含水比較困難，而檢測(cè)水中含油是相對(duì)比較成熟。LJH-02型自動(dòng)脫水器使用PSJ-02型檢測(cè)控制器，由傳感器和控制器組成。在不同的溫度下，PSJ-02型檢測(cè)控制器能根據(jù)微弱的密度、粘度差異和其它參數(shù)，采用液柱諧振的原理，定性的檢測(cè)水中的含油量，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制閥門的開啟度。檢測(cè)控制器對(duì)水中含油量（油少水多）敏感，對(duì)油中含水量（油多水少）不敏感，并且反映速度快，滿足自動(dòng)脫水對(duì)傳感器的要求，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)脫水，并有效的防止出現(xiàn)“跑油”事故。

檢測(cè)部分采用全不銹鋼一體化結(jié)構(gòu)，無(wú)活動(dòng)連接部件，在傳感器的表面鍍有抗污染的金剛石保護(hù)膜，采用超聲振動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗污染、耐腐蝕、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。PSJ-02型檢測(cè)控制器具有自適應(yīng)、特征信號(hào)自動(dòng)追蹤、故障診斷、故障報(bào)警和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，寬溫液晶顯示，可通過紅外遙控器和上位機(jī)調(diào)整工作參數(shù)。輸出信號(hào)：直流電流信號(hào)、開關(guān)信號(hào)，控制器之間及與上位機(jī)通訊采用Modbus/RS485方式，連續(xù)全自動(dòng)全天候運(yùn)行。

二、自動(dòng)脫水系統(tǒng)組成與工作工程

LJH-02系列脫水器有導(dǎo)流管、油水檢測(cè)傳感器、控制器、脫水控制閥、自力式溫度控制器等組成。脫水器通過RS485通訊方式與站控脫水監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)。

當(dāng)脫水器的兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到水中含油量低于設(shè)定的下限時(shí)（含水限號(hào)高于設(shè)定上限時(shí)），才能打開脫水器開始脫水。

任何一個(gè)傳感器檢測(cè)到油含量超過設(shè)定的上限時(shí)，關(guān)閉脫水閥。

在脫水閥關(guān)閉狀態(tài)下，脫水器中的介質(zhì)通過沉降自動(dòng)分層，上層的優(yōu)良油品被油罐中的水置換，逐步回到油罐。脫水器中的水位逐步上升，當(dāng)兩個(gè)傳感器再次檢測(cè)到水中含油量低于設(shè)定的下限時(shí)，打開閥門，繼續(xù)脫水。

在脫水過程中，控制器根據(jù)水量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開度，保持最快脫水速度。

脫水器的工作參數(shù)（含油量信號(hào)、溫度信號(hào)、閥門狀態(tài)、控制參數(shù)等）均在站控?fù)Q面顯示。

脫水器安裝有介質(zhì)加熱接口，采用伴熱加熱，在冬季運(yùn)行時(shí)對(duì)導(dǎo)流管進(jìn)行加熱，防止凍堵，脫水器直接和油罐脫水口出口排水總閥的法蘭進(jìn)行連接。兩個(gè)傳感器都處于流動(dòng)的介質(zhì)中，傳感器自清洗的效果更好，清洗速度更快，從而保證了含水檢測(cè)的可靠性。導(dǎo)流管流線型的結(jié)構(gòu)，采用調(diào)節(jié)閥的控制，在脫水過程中不會(huì)引起湍流而導(dǎo)致油罐中已經(jīng)分層的油和水再次混合，不需要二次沉降，介質(zhì)流通路徑短，回油更快更容易。

在使用過程中，我們提出了安裝雙傳感器，且并列安裝，所有介質(zhì)都經(jīng)過兩個(gè)傳感器的檢測(cè)，只有當(dāng)兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到含水時(shí)，才能自動(dòng)脫水，克服了傳統(tǒng)脫水緩沖罐中介質(zhì)短路避開傳感器檢測(cè)的情況，從而避免脫油現(xiàn)象的發(fā)生。

三、安全保證措施

脫水器采用多種措施防止出現(xiàn)跑油事故。

1.傳感器對(duì)水中微量的含油敏感，在連續(xù)脫水的過程中，能實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)、可有效的防止出現(xiàn)“跑油”事故。

2.安裝了連個(gè)傳感器，兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到水時(shí)（含油量低于設(shè)定下限），才打開脫水閥，脫水過程中，有任何一個(gè)傳感器檢測(cè)到油（含油量高于設(shè)定下限），則關(guān)閥停止脫水，即便其中一個(gè)因故障失靈，另外一個(gè)傳感器也會(huì)及時(shí)關(guān)閉閥門，防止跑油。

3.在硬件電路部分，設(shè)計(jì)了獨(dú)立于控制電路之外的單獨(dú)“看門狗”邏輯電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)時(shí)，能保證系統(tǒng)自動(dòng)回復(fù)正常。

4.在閥門驅(qū)動(dòng)的電路設(shè)計(jì)有系統(tǒng)故障死機(jī)、“看門狗”電路失靈的情況下，也能自動(dòng)關(guān)閉閥門，防止跑油。

5.脫水器采用電開單作用閥，當(dāng)停電時(shí)利用閥門自身的資歷作用將閥門自動(dòng)關(guān)閉，防止跑油。

6.檢測(cè)控制器的軟件經(jīng)過測(cè)試和在其他企業(yè)的應(yīng)用，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和極高的可靠性。

四、實(shí)際應(yīng)用及工藝技術(shù)改進(jìn)

咸陽(yáng)儲(chǔ)備油庫(kù)在建設(shè)時(shí)未設(shè)計(jì)原油污水處理設(shè)施，目前儲(chǔ)備油庫(kù)的原油含水只能通過管道輸送至咸陽(yáng)末站處理，自動(dòng)脫水裝置未能投運(yùn)。10萬(wàn)方原油罐脫水器出口處直接和站內(nèi)地下排水管線相連接，雖然是密閉脫水，但由于在實(shí)際的脫水中不方便直觀觀察，導(dǎo)致員工對(duì)新技術(shù)產(chǎn)品不能放心使用。為此提出兩種改進(jìn)，一是將原密閉集水管線改為明管，上安裝漏斗；二是增加一個(gè)立式翻蓋觀察緩沖箱，排水經(jīng)過緩沖箱后流入排污系統(tǒng)，這樣可隨時(shí)了解自動(dòng)脫水器的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)初期的穩(wěn)定性和可靠性在員工心目中建立起來(lái)以后，就可以放心投運(yùn)了；三是站控電腦顯示部分增加聲光報(bào)警設(shè)置，在脫水閥門打開時(shí)報(bào)警，便于員工及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)查看脫水情況。四是將現(xiàn)有設(shè)備移至咸陽(yáng)末站使用，以提高設(shè)備使用率，同時(shí)減少咸陽(yáng)末站員工脫水勞動(dòng)強(qiáng)度。

結(jié)束語(yǔ)：

基于LJH-02型自動(dòng)脫水器的儲(chǔ)油罐自動(dòng)脫水系統(tǒng)適合于石油行業(yè)儲(chǔ)油罐脫水需要，該系統(tǒng)耐用、穩(wěn)定性強(qiáng)且免維護(hù)，不受介質(zhì)特性、密度、溫度、粘度等影響。從十多次的試驗(yàn)結(jié)果看出，LJH-02自動(dòng)脫水器可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)脫水，保證排出的水達(dá)到直接排放標(biāo)準(zhǔn)，極大地減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和人工切水時(shí)出現(xiàn)的有毒氣體侵害現(xiàn)象，特別是黑水、黑油難以區(qū)分的難題，解決了人工操作對(duì)油水分離無(wú)法嚴(yán)格控制、排水含油量較高、油品浪費(fèi)及環(huán)境污染等問題，克服了人為誤操作帶來(lái)的極大安全隱患，特別適合于在脫水頻繁的站庫(kù)如我處咸陽(yáng)末站使用。