基于含油量检测的LJH-02自动脱水器在储油罐脱水系统应用

张武军(长庆油田第一输油处 陕西 咸阳 712000)

胡运涛(第一输油处管道研究中心 陕西 咸阳 712000)

在原油的生产储运过程中，从油井中开采出来的原油是含有一定水分的，在储存和运输过程中由于各种各样的因素都会是油中含有一定量的水分，特别是在管输和储存过程中，水的存在会增加热量流失、泵能耗降低等成本消耗。由于油和水的密度不同，原油中的水分会沉降在储油罐底部。储油罐脱水是储运过程中的一个很重要环节，而现场条件复杂，储油罐含水量检测和脱水一直十分棘手的问题。目前主要沿用人工眼睛观察脱水的传统方式，这种方式不仅无法实施检测含水量，而且对脱水是否含油难以监控，易造成环境污染，直接影响排污合格率，还易造成脱水跑油的事故。近年来，国内外非常重视原油含水检测、控制新方法研究，推出了采用射频波、超声波等先进技术检测油水界位，这些方法各有特点，但系统产品大部分存在结构复杂、抗干扰能力差、可靠性低，成本高、维修难度大，很难形成工业化的应用。

70万方咸阳商业储备油库在建设时首次采用了LJH-02自动脱水器，自投产以来，由于库区不具备污水处理功能，储罐原油都是转往咸阳末站进行脱水，因此自动脱水器使用很少；另外由于受传统思维的束缚，总担心自动脱水器出现异常导致跑油事件发生，所以造成具有高科技先进水平的设备使用率极低，无形中造成了极大的浪费，增加了原油加热及输油的成本上升。

针对这种情况，我们在现场进行了多次的脱水试验，对新型自动脱水器的可靠性和稳定性进行验证，本文就从性能结构原理进行阐述，并从工艺上提出了一些改进措施，并提出将设备迁移安装至原油交接频次较高的咸阳输油末站，以便充分发挥新产品的优势，促进输油生产安全高效。

一、自动脱水器工作原理

从目前检测仪表的使用来看，普遍存在准确测量原油含水比较困难，而检测水中含油是相对比较成熟。LJH-02型自动脱水器使用PSJ-02型检测控制器，由传感器和控制器组成。在不同的温度下，PSJ-02型检测控制器能根据微弱的密度、粘度差异和其它参数，采用液柱谐振的原理，定性的检测水中的含油量，并根据检测结果控制阀门的开启度。检测控制器对水中含油量（油少水多）敏感，对油中含水量（油多水少）不敏感，并且反映速度快，满足自动脱水对传感器的要求，可实现连续脱水，并有效的防止出现“跑油”事故。

检测部分采用全不锈钢一体化结构，无活动连接部件，在传感器的表面镀有抗污染的金刚石保护膜，采用超声振动的方式实现自动清洗，因此具有结构简单，抗污染、耐腐蚀、抗干扰能力强的优点。PSJ-02型检测控制器具有自适应、特征信号自动追踪、故障诊断、故障报警和数据存储功能，宽温液晶显示，可通过红外遥控器和上位机调整工作参数。输出信号：直流电流信号、开关信号，控制器之间及与上位机通讯采用Modbus/RS485方式，连续全自动全天候运行。

二、自动脱水系统组成与工作工程

LJH-02系列脱水器有导流管、油水检测传感器、控制器、脱水控制阀、自力式温度控制器等组成。脱水器通过RS485通讯方式与站控脱水监控系统相联。

当脱水器的两个传感器都检测到水中含油量低于设定的下限时（含水限号高于设定上限时），才能打开脱水器开始脱水。

任何一个传感器检测到油含量超过设定的上限时，关闭脱水阀。

在脱水阀关闭状态下，脱水器中的介质通过沉降自动分层，上层的优良油品被油罐中的水置换，逐步回到油罐。脱水器中的水位逐步上升，当两个传感器再次检测到水中含油量低于设定的下限时，打开阀门，继续脱水。

在脱水过程中，控制器根据水量的大小自动调节阀门的开度，保持最快脱水速度。

脱水器的工作参数（含油量信号、温度信号、阀门状态、控制参数等）均在站控换面显示。

脱水器安装有介质加热接口，采用伴热加热，在冬季运行时对导流管进行加热，防止冻堵，脱水器直接和油罐脱水口出口排水总阀的法兰进行连接。两个传感器都处于流动的介质中，传感器自清洗的效果更好，清洗速度更快，从而保证了含水检测的可靠性。导流管流线型的结构，采用调节阀的控制，在脱水过程中不会引起湍流而导致油罐中已经分层的油和水再次混合，不需要二次沉降，介质流通路径短，回油更快更容易。

在使用过程中，我们提出了安装双传感器，且并列安装，所有介质都经过两个传感器的检测，只有当两个传感器都检测到含水时，才能自动脱水，克服了传统脱水缓冲罐中介质短路避开传感器检测的情况，从而避免脱油现象的发生。

三、安全保证措施

脱水器采用多种措施防止出现跑油事故。

1.传感器对水中微量的含油敏感，在连续脱水的过程中，能实现快速检测、可有效的防止出现“跑油”事故。

2.安装了连个传感器，两个传感器都检测到水时（含油量低于设定下限），才打开脱水阀，脱水过程中，有任何一个传感器检测到油（含油量高于设定下限），则关阀停止脱水，即便其中一个因故障失灵，另外一个传感器也会及时关闭阀门，防止跑油。

3.在硬件电路部分，设计了独立于控制电路之外的单独“看门狗”逻辑电路，当系统出现死机时，能保证系统自动回复正常。

4.在阀门驱动的电路设计有系统故障死机、“看门狗”电路失灵的情况下，也能自动关闭阀门，防止跑油。

5.脱水器采用电开单作用阀，当停电时利用阀门自身的资历作用将阀门自动关闭，防止跑油。

6.检测控制器的软件经过测试和在其他企业的应用，具有较强的抗干扰能力和极高的可靠性。

四、实际应用及工艺技术改进

咸阳储备油库在建设时未设计原油污水处理设施，目前储备油库的原油含水只能通过管道输送至咸阳末站处理，自动脱水装置未能投运。10万方原油罐脱水器出口处直接和站内地下排水管线相连接，虽然是密闭脱水，但由于在实际的脱水中不方便直观观察，导致员工对新技术产品不能放心使用。为此提出两种改进，一是将原密闭集水管线改为明管，上安装漏斗；二是增加一个立式翻盖观察缓冲箱，排水经过缓冲箱后流入排污系统，这样可随时了解自动脱水器的运行状态，当初期的稳定性和可靠性在员工心目中建立起来以后，就可以放心投运了；三是站控电脑显示部分增加声光报警设置，在脱水阀门打开时报警，便于员工及时到现场查看脱水情况。四是将现有设备移至咸阳末站使用，以提高设备使用率，同时减少咸阳末站员工脱水劳动强度。

结束语：

基于LJH-02型自动脱水器的储油罐自动脱水系统适合于石油行业储油罐脱水需要，该系统耐用、稳定性强且免维护，不受介质特性、密度、温度、粘度等影响。从十多次的试验结果看出，LJH-02自动脱水器可实现连续自动脱水，保证排出的水达到直接排放标准，极大地减轻了操作人员的劳动强度和人工切水时出现的有毒气体侵害现象，特别是黑水、黑油难以区分的难题，解决了人工操作对油水分离无法严格控制、排水含油量较高、油品浪费及环境污染等问题，克服了人为误操作带来的极大安全隐患，特别适合于在脱水频繁的站库如我处咸阳末站使用。