油水界面液位儀表的應用

大慶油田采油二廠

油水界面液位儀表的應用

吳麗影大慶油田采油二廠

在聯合站，應用油水界面儀可以清楚地了解游離水界面的變化，知道如何控制閥門的開度；在轉油站，應用油水界面儀可以清楚地了解三合一液位的變化，知道如何控制泵的排量。應用在油水界面液位儀表中的三種傳感器的共同點是傳感器均為4～20mA輸出，可通過二次表或微機顯示界面或液位。ESK851型防爆智能油水界面儀和射頻導納界面儀是從2001年開始投用在站上，而FYJ—Y—2型液位界面傳感器是在最近幾年應用到站上。由現場實踐應用得出：在一年半時間內，ESK851型防爆智能油水界面儀故障率為47.8%；射頻導納界面儀的故障率為50%；FYJ—Y—2型油水界面儀的故障率為5.9%。

油水界面；液位；傳感器；射頻導納

在油田生產過程中，油水界面測量與控制是一項十分重要而又較難實現的工作。實際應用中所涉及的工藝設備主要有電脫水器、游離水脫除器、三相分離器、含油污水沉降罐等。油水界面控制的好壞，直接關系到成品原油含水率及工藝設備的工作穩定性。在聯合站，應用油水界面儀可以清楚地了解游離水界面的變化，知道如何控制閥門的開度；在轉油站，應用油水界面儀可以清楚地了解三合一液位的變化，知道如何控制泵的排量。由此可知，油水界面儀表顯示的數值在安全生產中的重要性。

大慶油田采油二廠第三作業區所管轄的站分別應用3種油水界面儀：大慶志環微電子技術有限公司生產ESK851型防爆智能油水界面儀，美國DE公司生產的射頻導納界面儀，普蘭店市新星儀器儀表有限公司生產的FYJ—Y—2型液位界面傳感器。

1 儀表的工作原理

（1）ESK851型防爆智能油水界面儀。ESK851型智能液位儀是基于電容式傳感器原理，由采用半導體掩膜技術的傳感器、信號變換電路和單片機3部分組成。傳感器的多諧振蕩器振蕩頻率隨油水界面變化而變化，由于現代微電子技術的高度發展，制造出的傳感器電路就象照相洗出的照片一樣，有很好的重復性。因此傳感器多諧振蕩器隨油水界面變化的振蕩頻率，雖然線性度不好，但重復性很好。這個頻率信號，根據建立起的傳感器數學模型，經單片機通過軟件進行非線性校正和信號處理，再變換成與油水界面成正比的電流信號，輸出給二次儀表顯示或計算機進行數據處理。

（2）射頻導納界面儀。射頻導納界面儀中導納的含義為電學中阻抗的倒數，它由電阻性成分、電容性成分、電感性成分綜合組成，而射頻即高頻天線電波譜，所以射頻導納可以理解為用高頻無線電波測量導納。用于測量油水界面時，主要基于一點，即油與水導電特性的差異，純油的介電常數ε油＝2.23，純水的介電常數ε水＝80，也就是說，油（或油包水）是絕緣體或導電性差，水（或水包油）是良導體或導電性好。射頻導納界面儀可以準確地測量乳化層中的導電特性發生較大變化的電界面，而不受任何其他因素的影響。實際上只要上、下層的介質導電性相差5倍以上時，便能進行準確的測量。

（3）FYJ—Y—2型液位界面傳感器。FYJ—Y—2系列傳感器由一系列高度集成化的磁敏感元件組成。在磁場的激勵下進行工作，準確地對液位或界面的位置進行測量。傳感器由接線盒、電子線路板、導向桿、磁浮子以及上下量限擋環組成。

2 儀表的特性及安裝方式

應用在油水界面液位儀表中的三種傳感器的共同點是傳感器均為4～20mA輸出，可通過二次表或微機顯示界面或液位。

傳感器共同的安裝示意圖如圖1所示。

圖1 傳感器安裝示意

（1）ESK851型防爆智能油水界面儀。ESK851型智能液位儀為本質安全型，標準4～20mA信號傳輸，基本誤差為±0.5%，可安裝在常壓和帶壓的容器上。與傳統的液位檢測儀表相比它具有明顯的特點：①具有邏輯判斷與信息處理功能，可對檢測數據進行修正和誤差補償，提高了測量準確度；②能自動補償因工作條件與環境發生變化引起的溫度漂移，增強了可靠性和穩定性；③采用軟件式數字濾波技術，提高了抗干擾能力。此外，該儀表的高性能是通過軟件來實現的，所以性能價格比低。

（2）射頻導納界面儀。射頻導納油水界面儀使用本質安全型的兩線式傳輸方式，標準4～20mA輸出，可與安全保持器或安全柵直接相連，防爆性能可靠，安全系數高。安裝十分簡便，對于三相分離器和電脫等帶壓的臥式罐，一般采用法蘭安裝或安裝座式安裝。并具有以下兩方面的優點：①可遠距離調試，調整零點與滿度時，相互獨立互不影響；②可以使用數字信號進行傳輸，進行非線性校正。

（3）FYJ—Y—2型液位界面傳感器。對于不同的儲罐，選用不同型號的儀表。在污水沉降罐上選用FYJ—Y—2A、2B儀表，能用數字和光柱兩種方法顯示液位和界面參數，能輸出液位4～20mA測量模擬信號，也能輸出界面4～20mA模擬信號，以便與計算機聯網；能輸出4～20mA閥門調節信號，和調節閥配套，自動控制液位高度，還可輸出多種報警信號。

（4）三種界面傳感器的實際應用情況。ESK851型防爆智能油水界面儀和射頻導納界面儀是從2001年開始投用在站上，而FYJ—Y—2型液位界面傳感器是在最近幾年應用到站上。由現場實踐應用得出：在一年半時間內，ESK851型防爆智能油水界面儀故障率為47.8%；射頻導納界面儀的故障率為50%；FYJ—Y—2型油水界面儀的故障率為5.9%。

3 故障原因分析

（1）ESK851型防爆智能油水界面儀。ESK851型防爆智能油水界面儀由現場傳感器和控制室內二次顯示儀表組成，應用到站上初期時，應用效果良好。但5年以后，故障率升高；且傳感器內模塊為固化元件，只能更換，不能維修，增加了維修費用。

（2）射頻導納界面儀。據了解，型射頻導納界面儀從投用起5年內應用效果較好，而目前檢測無規律失靈的主要原因是探頭已達到了使用年限。

（3）FYJ—Y—2型油水界面儀。在第三作業區，FYJ—Y—2型液位界面傳感器到目前為止應用效果良好，能夠清晰、準確地顯示液位或界面，并能夠和變頻結合到一起，形成閉環系統，故障率很低。

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.018