在原油生产和储运过程中, 原油含水率的检测十分重要。国内外研究学者先后提出多种测量方法, 设计出不同形式的含水率测试方案, 这些测量方案大大降低了取样化验的劳动强度, 提高了含水率测量的科学合理性, 为油田的脱水、集输及计量提供了科学依据。油水混合物的电磁性质随含水率发生变化, 对于高含水率的混合物, 油是分散相, 水是连续相, 传感器利用了短波吸收的原理, 从而测定含水率, 并应用于生产实际。
智能擦除式原油含水率测定仪由传感器、一次表头、信号控制采集器、小型PLC系统、触摸屏五部分组成。本文着重介绍传感器及其工艺安装。
传感器采用短波吸收原理。利用含水率与短波吸收能量成正比的关系, 通过一次表头有关元件将其转变为电信号, 输送给信号控制采集器, 处理后进入小型PLC系统, 经PLC软件二次处理后通过Modbus协议与触摸屏组态软件进行通讯, 组态后进行显示。触摸屏显示瞬时含水率、瞬时流量、外输油温度、压力等参数, 通过原油计量软件可换算出全天的总液量、油量、水量、平均含水等, 并以天为单位把这些数据以报表的形式储存备以后查询之用;具有含水率超高报警功能;趋势曲线图和历史曲线图可以查询瞬时及历史含水的值, 并可以准确定位历史时刻的数据;可根据现场的实际情况设定含水曲线, 曲线设定方便快捷, 具有密码管理功能, 防止无权用户修改。具有4~20m A含水信号输出功能。
另外, 在原油的计量过程中, 原油含有大量的蜡、碱、砂等杂质, 传感器工作一定时间后, 就会积结在探头表面, 造成含水信号失真而影响计量精度。某公司针对这种情况设计了传感器探头擦除装置, 由按防爆结构设计的微型电机传动清洗套, 清洗探头表面的污垢, 使探头始终充分与被测介质接触, 保证了监测的精度, 防止零点漂移, 提高了运行时间。擦除方式有自动、手动两种方式, 自动方式可按用户时间要求由软件设定;手动方式在触摸屏主画面设有擦除按钮, 只需轻轻一按探头擦拭装置便可工作, 擦除工作完成一个行程后自动停止, 无须用户格外干预。
适用介质:天然石油。含水率监测范围:0.00~99.9%, 绝对误差:±1%。工作方式:在线连续运行。
(1) 环境湿度:<95%; (2) 额定压力:≤4MPa; (3) 安装方式:插入式; (4) 流速范围:≥1.5m/s; (5) 重量:25kg; (6) 适应介质温度:20℃~125℃; (7) 传输电缆长度:≤400m; (8) 安装管线内径:≥100mm。
智能擦除式原油含水率测定仪整机布局合理, 结构紧凑, 体积小, 重量轻, 容易安装在石油管线上。传感器的安装方式为插入式。首先在油流管道上按安装示意图, 焊好安装接口, 将传感器垂直安装于液体的逆流方向, 以免传感器内部积聚包泡, 使探头到达与油充分接触的位置后, 通过螺栓与法兰将传感器密封紧固。为了提高传感器的测量精度, 避免油水分层, 通过传感器探头处的液体流速要大于1.5m/s。
某采油厂M转油站微机计量及自控系统于1994年建成投产, 该站原油含水采用的是8840C型液体密度传感器, 投运时间长达19年, 因故障频繁、检测不准确被迫停运。多年来, M转油站一直因空间狭小、涉及停产等原因, 无法安装含水率分析仪, 而原油含水只能采用取样化验的方法, 不便操作且浪费工时。本次将智能擦除式原油含水率测定仪应用于本站, 通过带压开孔的方式进行安装, 从而避免了停产这一问题。考虑到空间有限的原因, 对于工艺安装仍需进行巧妙设计。
智能擦除式原油含水率测定仪需要安装在站内外输油管线上, 且满足传感器的安装要求, 即安装在输油管线的逆油流方向。M转油站内的外输油管线从弯头至闸门中心的距离仅为0.8米, 立管高度仅为0.5米, 无法满足测定仪传感器的安装要求。
工艺安装设计思路是在外输油管线上安装高1.8米、跨度1.1米的倒U形管线, 在倒U形管线两侧安装闸门以便控制流程, 利用倒U形管线形成的立管以满足传感器的安装高度要求, 将外输油管线上现有闸门设计在倒U形管线开口处的中间位置, 以便日常操作。这样设计既满足了传感器的安装条件, 又不影响站内流程, 而且还充分利用了现有的可用空间。
原油含水率测量技术在原油的开采、加工、储运等过程中都起着重要作用, 原油含水率在线检测技术的研究和应用也得到了越来越广泛地重视。整机布局合理, 结构紧凑, 体积小, 重量轻, 容易安装在石油管线上, 有较强的实用性, 操作简单, 维修方便, 可满足使用要求。结合M转油站的工艺安装设计, 发现含水率测定仪对安装条件仍然有一定的要求。为满足油现场的实际需要, 迫切需要结合我国原油的特点和生产实际, 将各种测试技术、数据处理方法、神经网络等高新技术引入到原油含水率检测的研究开发中, 研制出新型的准确度高、稳定性好的高品质原油含水率测量仪, 从而解决目前各种原油含水率检测过程中存在的问题, 从根本上提高我国原油含水率测量技术的水平。
摘要：原油含水量是石油化工行业一个重要的参数, 检测原油含水量是原油开采、脱水、处理、集输计量、储运销售及石油炼制等过程被普遍关注的问题。智能擦除式原油含水率测定仪是一款高含水分析仪, 文章介绍了其工作原理, 并结合某采油厂M转油站的实际情况进行了工艺安装的设计。
关键词：含水率,测定仪,原理,工艺安装
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