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磁致伸縮液位計在油田液罐的液位計量和控制研究應用
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磁致伸縮液位計在油田液罐的液位計量和控制研究應用

時間:2017-09-04

         摘要:磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理開發出的新一代高精度液位測量產品,它具有高精度,穩定可靠,壽命長,結構精巧,環境適應性強,安裝方便,輸入/輸出多種選擇等特點。近年來,采油A廠通過在沉降罐上安裝三液位磁致伸縮液位計,實現了液面、水面、乳化層三液位的監控,本文著重對磁致伸縮液位計及其精度進行研究,從而為今后大型站點的液位監控需要提出一些淺見。0AL壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
1磁致伸縮液位計概況
1.1磁致伸縮液位計工作原理
        磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理開發出的新一代高精度液位測量產品,它具有高精度,穩定可靠,壽命長,結構精巧,環境適應性強,安裝方便,輸人浦俞出多種選擇等特點,與其他液位變送器和液位計相比有明顯的優勢,可廣泛應用在石油化工制藥食品飲料等各種液罐的液位計量和控制。
磁致伸縮液位計原理圖
        該產品主要由測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸的浮球組成。測桿內裝有磁致伸縮線(波導絲),測桿由不導磁的不銹鋼管制成,可靠地保護了波導絲。工作時,由電子倉內電子電路產生一起始脈沖,此起始脈沖在波導絲中傳輸時,同時產生了一沿波導絲方向前進的旋轉磁場,當這個磁場與浮球中的永久磁場相遇時,產生磁致伸縮效應,使波導絲發生扭動,這一扭動被安裝在電子倉內的拾能機構所感知并轉換成相應的電流脈沖,通過電子電路計算出兩個脈沖之間的時間差,即可精que地測出被側液位值。
1.2、磁致伸縮液位計的安裝
        為確保磁致伸縮液位計測量的準確性,應特別注意其安裝方法:
        (1)產品應垂直安裝,安裝斜度不能大于50。環境溫度在一40℃一120℃。安裝區域要求有避雷裝置。
        (2)安裝時,浮球與容器壁(或安裝管)互不接觸,且浮球上下活動靈活,安裝螺紋與容器連接牢固,電器接觸良好。
        M24 VDC電源紋波不得大于50 mV。電源地線要接在標準地或標準的儀表地,不可接在動力地上。
        (4)法蘭式安裝,浮球安裝方向,有T標記的半球應在液面之上傳感器安裝時盡量院秒振動和進出料口。
磁致伸縮液位計安裝示意圖
1.3、磁致伸縮液位計浮球的選用
        為了實現對沉降雄水位、液位及乳化層的測量,關鍵在于浮球的選用,合適的浮球能夠有效的提高其測It的精準性。
1.3.1工作壓力、介質密度及耐鹿性性
        (1)工作壓力:采油廠沉降峨及凈化罐,峨內壓力一般在
0.3 MPa-0.4 MPa;因此所選浮球的耐壓等級#小必須是1 MPa;如果小于此壓力,則浮球可能會被壓爆,導致浮不起來。
        (2)介質密度:浮球的密度必須小于介質的密度才能浮于介質上;浮球與介質的密度差要大于0.04g/m3;油位浮球的密度0.75g/m3,小于油的密度0.841 1g/m3;水位浮球密度0.91,小于水的密度1.02g/m3;乳化層的浮球密度0.88g/m3-0.89g/m3,小于乳化層的大概密度0.92362g/m30
        (3)耐腐蝕性:浮球的材質必須能耐介質腐蝕,如果不能耐腐蝕,則浮球被腐蝕后介質就會進人浮球內部導致浮不起來。如果用316材質的浮球,浮球內孔焊縫容易被腐蝕,導致浮球下沉到嫩底,從而測盤不準確;如果直接用聚四氟材質的浮球,聚四氟材質本身的密度比較大,不能浮在油面上;只有用316材質,選用抗高溫磁粒,在高溫下噴涂聚四氟不會導致消磁,才能保證浮球既耐H2$的腐蝕,又能浮于油面上。
 
    計算說明:
        ①設定乳化層中油含A高于5l%時為油,低于10%時為水;
        ②根據此計算,取平均值,計算出乳化層密度為0.923 62 glcm3;此密度值與油54%水46%計算出來的值0.92364沙m3基本一致,可以據此判定乳化層中油水的比例,從而確定浮球的配重;
        ③根據油、水、乳化層密度值,分別選配不同密度的浮球;浮球密度
小于所側介質密度;
        ④測油位選用M號浮球,測水層選用101號浮球;測乳化層的浮球根據實際情況配重,密度控制在0.88g/m3-0.89g/m3,用M號浮球加上配重片、配重桿進行配重;
        ⑤重油及油泥多的沉降雄測水層時多選用L號浮球;
        ⑥輕質油比較多的區域,乳化層比較薄(小于8 cm),而兩個浮球間的#小間隙至少要10 cm,此種工況下建議是選用M,N號浮球進行側A油和水層,不測量乳化層。
 
1.3.2配重片的選用
        確定了介質密度,就可以確定浮球的密度,從而選擇滿足技術要求的浮球。油位浮球、水位浮球的密度基本是由316不銹鋼材質確定的,乳化層浮球則需要進行配重。
  浮球的型號選用規格圖
        配重片有三種規格:大配重片,外徑φ52,厚度4 mm,質量15 g;中配重片,外徑φ35,厚度3 mm,質量4g(帶螺紋);小配重片,外徑φ35,厚度3 mm,質量3.6g。
        配重桿的規格:長桿長度218 mm,質量42.5 g;短桿長度
118 mm,質量17.1g。
        配重片的選用根據實際情況來確定,無論測量幾個液位高度,油位浮球不需要做配重,乳化層浮球和水位浮球需要配重。
1.3.3浮球的配重
    (1)乳化層浮球的配重:若乳化層厚度一直比較大(長期超過200 mm),則用短配重桿,加上大配重片2片,中配重片I片,小配重片2片進行配重,然后放人罐內進行測量,誤差在50 mm以內則不用調整,如果誤差超過100 mm,則調整中配重片和小配重片的數量。
    若乳化層厚度比較小(100 mm-200 mm,甚至小于100 mm),則用長配重桿,配1片大配重片、1片中配重片進行配重,然后放人罐內進行測量,誤差在50 mm以內則不用調整,如果誤差超過100 mm,則調整中配重片和小配重片的數量。
        (2)水浮球的配重:水浮球的配重一般是短配重桿、大配重片1片,中配重片2片,小配重片2片進行配重。
 
1.3.4數據處理
        (1)磁致伸縮液位計輸出標準R斜85協議,站控DCS系統讀取此協議并進行計算處理;
        (2)處理過程:
        ①讀取的水位浮球的值,即為水位高度值;
        ②讀取的乳化層浮球測量值,減去水位浮球測量值,即為乳化層厚度;
        ③讀取的油位浮球測量值,減去乳化層浮球測量值,即為油層厚度;
        ④讀取的油位浮球測量值,也為罐內總液位高度;此高度可能高于沉降罐溢流口也可能低于盜流口。
乳化層密度計算表
2、三液位磁致伸縮液位計的現場試驗
        對Y,W,L三個站的數據進行了采集及對比分析,試驗情況如下:
        跟蹤Y站油水界面測量情況,發現當人工探測小于15 cm時,自動探測一直處于14 cm.
 
        跟蹤w站沉降罐油水界面數據采集情況,發現油水界面差值一直在5 cm左右波動,從6月20日后成為死值。
 
        跟蹤L站沉降罐油水界面數據采集情況,發現油水界面差值一直在5 cm左右波動,單液位誤差在2 cm左右,滿足應用。
 
        對三個沉降罐液位計抽取進行查看,發現Y站浮球卡死,w站油泥嚴重,L站設備正常。
        因此,為確保液位計的精度,需采取一定的維護保養措施。
        ①每季度周期性清理液位計,保證內部元件正常工作;
        ②每月進行數據校準工作,維持數據精度99.9%;遭對液位計歷史數據進行電子存檔,結合故障發生分析液位計使用特性,以半年為期限對產品進行效果評價。
        10月中旬,對上述站點的液位計重新進行調整安裝,經過一個月的跟蹤,效果良好,達到預期目標。
磁致伸縮液位計常見故障與處理方法
3、結論和認識
        經過為期一年的試點運行,通過對現場數據采集、傳輸、誤差以及全年運行故津率的追蹤落實,比對其他液位計使用情況,針對三液位液位計的使用穩定性和精度做了深人研究。三液位磁致伸縮液位計的安裝,不僅有效的提升了液位測a的精度,更在油水界面和乳化層厚度的測量上有所突破,實現了三液位的在線連續監測,保證了大型站點的正常生產要求。
3.1、相比同類產品,側A精度#離
        通過與其他液位計進行對比發現,磁致伸縮液位計在實際應用中能夠保證0.1%±lcm的精度要求,同類液位計使用精度為:靜壓液位計4.7%±5 cm,導波液位計2.3%±2 cm,精度等級提升了一個量級,對于生產計盆更加精準。
        該液位計不但精度高、數據傳輸穩定,安裝使用也十分便捷,便于后期的清理工作、維護工作開展,在不影響生產情況下保障生產、助力生產。
3.2、實現液面、水面、乳化層數據的同時采集
        不同于傳統液位計,三液位磁致伸縮液位計所具備的三種液面同時采集功能大大簡化了測量系統的整體應用,對于油儲設備的位移測量更加全面,具有結構模塊化、功能集中化的現代電子產品特色,對于大型站點儲油罐的應用具有較強的實際意義。
 
3.3、降低安全風險,提高工作效率
        采油A廠共計安裝42臺三液位磁致伸縮液位計,按照油罐每天4次量油計算,一年需要上罐61320次,如在晚上或者雨雪天氣,更是安全隱患巨大,推廣應用磁致伸縮液位計,可有效減少員工上罐量油及探測油水界面的時間和次數,崗位員工只需要偶爾上罐進行數據核實,大大減輕員工勞動強度,提高勞動生產率,降低安全風險。
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