伺服式液位计的原理和应用

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日廑周塞 日80℃左右1，最后送到成品罐，需要进行油水界面测量的是- 级沉降罐和二级沉降罐。-级沉降罐和二级沉降罐的罐高-般在13m左右，罐底设有-个排水孑L，罐上部大约在1lm左有的位置设有-个溢流孔，原油进料口-般从底部伸到罐的中部，大约在7m左右的位置，如图2所示。当原油从7m左右的位置进入到罐中时，由于破乳剂及重力和浮力等因素的影响，密度较小的原油会向上升，密度较大的水会向下沉降。从理论上讲，经过-定时间的沉降可以得到- 个清晰的原油与水的分界面 I。

原油层乳化层水层原油进口溢流孔进油孑L排水孔图2 沉降罐结构简图但是在实际应用中，现场工况要复杂得多。由于不同产地的原油密度都不尽相同，再加上进料带来的扰动、破gLUH沉降时间等诸多因素，从而导致了在原油层与水层中间存在着-个厚薄不-、密度梯度不定的过渡层，习惯上称之为乳化层。在这-乳化层中存在着水包t(w/o)、油包水(o/w)，甚至水，油/水(w/o/w)或油/水/油(O/W/O)分层等更为复杂的体系，正是由于存在如此复杂的乳化层，使得绝大多数界面仪在遇到这种工况时无法测量。而伺服式液位计能够从多界面测量仪表中脱颖而出，成功地应用于这-极端恶劣的工况，正是由于它独特的原理以及先进的自我维护功能。

伺服式液位计在测量油水界面时，也是基于浮力平衡的基本原理，但与测量液位不同的是，在测量界面时首先需要在仪表里输入 上密度”和 中密度”两个值，这两个值是根据理论值及实际应用经验相结合得出的。从理论上讲，原油的密度在0.88g/cm O.92g/cm 左右，水的密度为常数，为1g/cm 。但在实际应用中，即使是最上层的原油也会含少量的水，同样，最下层的水也会含少量的油，所以上层原油的密度要大于实际值，而下层水的密度在0.99g/cm3左右。在理想工况下，界面非常清晰，此时浮子处于两层之间，如图3所示。钢丝所受张力为 J：rIl-W-(V-Vb)×P1Vp×p2 (1)式中 钢丝张力- - 浮子重力v- -浮子体积Vb--浮子平衡时浸入的下部体积P1 E密度P2--中密度其中，w、v和v[3均刻在浮子上为常数。

图3 浮子位置46 EIC Ⅵ)1.20 2013 No.1器 麦周在实际应用中，存在着乳化层，乳化层的密度梯度为非线性，而且随时在变化。Fh于没有明显的界面，所以在测量界面时，实际上是通过调整 p l和P 2两个值来测量某- 位置，该位置的密度是相对同定的，即含油与含水的汀分率是相对同定的，例如，通过调整 PI、p2值，我们 Ilf以找到含油、含水各50%的位置，也可以找到含I70%、含水30%的位置。伺服式液位计实际上是通过测量钢丝上的张力来测量界面的，而钢丝的张力正比于介质的密度。所以，无论浮子找到的是哪-级密度梯度，其含油 水1百分率都是相对固定的，伺服式液位计应用于这-领域最大的优点就是它的测量值重复性非常好，这是其他类型仪表所无法比拟的。由于伺服式液位计采用的是浮力平衡的原理，所以其在测量界面时只与密度的变化有关，而与其他冈素无关。这样大大地提高了系统的精确度与稳定性。

在实际现场，我们在同～罐上同时使用了伺服式液他计和射频导纳式液位汁，同时送信号到控制室的微机屏幕上。射频导纳式液位计的信号波动非常不稳定，波动最大超过了20cm，而伺服式液位计的测量结果非常稳定。由此我们看到伺服式液位计在测量油水界面时的稳定性和重复眭是射频导纳等其他仪表所无法比拟的。

3 结束语在油田的采油厂使用伺服式液位计测量油水界面，精确度、重复性、稳定性都令用户满意，且]：作可靠、操作简单 、易于维护，与微机联网后，还可进行远距离监控，有助于提高全厂的自动化水平和生产效率，值得大力推广l口