張頌

(大慶油田第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所設(shè)計(jì)室， 黑龍江 大慶)

智能擦除式原油含水率測(cè)定儀的應(yīng)用

張頌

(大慶油田第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所設(shè)計(jì)室， 黑龍江 大慶)

原油含水量是石油化工行業(yè)一個(gè)重要的參數(shù)，檢測(cè)原油含水量是原油開(kāi)采、脫水、處理、集輸計(jì)量、儲(chǔ)運(yùn)銷售及石油煉制等過(guò)程被普遍關(guān)注的問(wèn)題。智能擦除式原油含水率測(cè)定儀是一款高含水分析儀，文章介紹了其工作原理，并結(jié)合某采油廠M轉(zhuǎn)油站的實(shí)際情況進(jìn)行了工藝安裝的設(shè)計(jì)。

含水率;測(cè)定儀;原理;工藝安裝

在原油生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，原油含水率的檢測(cè)十分重要。國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者先后提出多種測(cè)量方法，設(shè)計(jì)出不同形式的含水率測(cè)試方案，這些測(cè)量方案大大降低了取樣化驗(yàn)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了含水率測(cè)量的科學(xué)合理性，為油田的脫水、集輸及計(jì)量提供了科學(xué)依據(jù)。油水混合物的電磁性質(zhì)隨含水率發(fā)生變化，對(duì)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(cè)定含水率，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

1 智能擦除式原油含水率測(cè)定儀

(1)工作原理 智能擦除式原油含水率測(cè)定儀由傳感器、一次表頭、信號(hào)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(guān)系，通過(guò)一次表頭有關(guān)元件將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸送給信號(hào)控制采集器，處理后進(jìn)入小型PLC系統(tǒng)，經(jīng)PLC軟件二次處理后通過(guò)Modbus協(xié)議與觸摸屏組態(tài)軟件進(jìn)行通訊，組態(tài)后進(jìn)行顯示。觸摸屏顯示瞬時(shí)含水率、瞬時(shí)流量、外輸油溫度、壓力等參數(shù)，通過(guò)原油計(jì)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(bào)表的形式儲(chǔ)存?zhèn)湟院蟛樵冎?；具有含水率超高?bào)警功能；趨勢(shì)曲線圖和歷史曲線圖可以查詢瞬時(shí)及歷史含水的值，并可以準(zhǔn)確定位歷史時(shí)刻的數(shù)據(jù)；可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況設(shè)定含水曲線，曲線設(shè)定方便快捷，具有密碼管理功能，防止無(wú)權(quán)用戶修改。具有4～20mA含水信號(hào)輸出功能。

另外，在原油的計(jì)量過(guò)程中，原油含有大量的蠟、堿、砂等雜質(zhì)，傳感器工作一定時(shí)間后，就會(huì)積結(jié)在探頭表面，造成含水信號(hào)失真而影響計(jì)量精度。某公司針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)了傳感器探頭擦除裝置，由按防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的微型電機(jī)傳動(dòng)清洗套，清洗探頭表面的污垢，使探頭始終充分與被測(cè)介質(zhì)接觸，保證了監(jiān)測(cè)的精度，防止零點(diǎn)漂移，提高了運(yùn)行時(shí)間。擦除方式有自動(dòng)、手動(dòng)兩種方式，自動(dòng)方式可按用戶時(shí)間要求由軟件設(shè)定；手動(dòng)方式在觸摸屏主畫(huà)面設(shè)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(gè)行程后自動(dòng)停止，無(wú)須用戶格外干預(yù)。

(2)綜合功能 適用介質(zhì)：天然石油。含水率監(jiān)測(cè)范圍：0.00～99.9%，絕對(duì)誤差：±1%。工作方式：在線連續(xù)運(yùn)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(yīng)介質(zhì)溫度：20℃～125℃；⑦傳輸電纜長(zhǎng)度：≤400m；⑧安裝管線內(nèi)徑：≥100mm。

2 工藝安裝設(shè)計(jì)

智能擦除式原油含水率測(cè)定儀整機(jī)布局合理，結(jié)構(gòu)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(nèi)部積聚包泡，使探頭到達(dá)與油充分接觸的位置后，通過(guò)螺栓與法蘭將傳感器密封緊固。為了提高傳感器的測(cè)量精度，避免油水分層，通過(guò)傳感器探頭處的液體流速要大于1.5m/s。

某采油廠M轉(zhuǎn)油站微機(jī)計(jì)量及自控系統(tǒng)于1994年建成投產(chǎn)，該站原油含水采用的是8840C型液體密度傳感器，投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)19年，因故障頻繁、檢測(cè)不準(zhǔn)確被迫停運(yùn)。多年來(lái)，M轉(zhuǎn)油站一直因空間狹小、涉及停產(chǎn)等原因，無(wú)法安裝含水率分析儀，而原油含水只能采用取樣化驗(yàn)的方法，不便操作且浪費(fèi)工時(shí)。本次將智能擦除式原油含水率測(cè)定儀應(yīng)用于本站，通過(guò)帶壓開(kāi)孔的方式進(jìn)行安裝，從而避免了停產(chǎn)這一問(wèn)題?？紤]到空間有限的原因，對(duì)于工藝安裝仍需進(jìn)行巧妙設(shè)計(jì)。

智能擦除式原油含水率測(cè)定儀需要安裝在站內(nèi)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(zhuǎn)油站內(nèi)的外輸油管線從彎頭至閘門(mén)中心的距離僅為0.8米，立管高度僅為0.5米，無(wú)法滿足測(cè)定儀傳感器的安裝要求。

工藝安裝設(shè)計(jì)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(cè)安裝閘門(mén)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(mén)設(shè)計(jì)在倒U形管線開(kāi)口處的中間位置，以便日常操作。這樣設(shè)計(jì)既滿足了傳感器的安裝條件，又不影響站內(nèi)流程，而且還充分利用了現(xiàn)有的可用空間。

3 結(jié)語(yǔ)

原油含水率測(cè)量技術(shù)在原油的開(kāi)采、加工、儲(chǔ)運(yùn)等過(guò)程中都起著重要作用，原油含水率在線檢測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用也得到了越來(lái)越廣泛地重視。整機(jī)布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，容易安裝在石油管線上，有較強(qiáng)的實(shí)用性，操作簡(jiǎn)單，維修方便，可滿足使用要求。結(jié)合M轉(zhuǎn)油站的工藝安裝設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)含水率測(cè)定儀對(duì)安裝條件仍然有一定的要求。為滿足油現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，迫切需要結(jié)合我國(guó)原油的特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際，將各種測(cè)試技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)引入到原油含水率檢測(cè)的研究開(kāi)發(fā)中，研制出新型的準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好的高品質(zhì)原油含水率測(cè)量?jī)x，從而解決目前各種原油含水率檢測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，從根本上提高我國(guó)原油含水率測(cè)量技術(shù)的水平。

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