油水界面液位仪表的应用

大庆油田采油二厂

油水界面液位仪表的应用

吴丽影大庆油田采油二厂

在联合站，应用油水界面仪可以清楚地了解游离水界面的变化，知道如何控制阀门的开度；在转油站，应用油水界面仪可以清楚地了解三合一液位的变化，知道如何控制泵的排量。应用在油水界面液位仪表中的三种传感器的共同点是传感器均为4～20mA输出，可通过二次表或微机显示界面或液位。ESK851型防爆智能油水界面仪和射频导纳界面仪是从2001年开始投用在站上，而FYJ—Y—2型液位界面传感器是在最近几年应用到站上。由现场实践应用得出：在一年半时间内，ESK851型防爆智能油水界面仪故障率为47.8%；射频导纳界面仪的故障率为50%；FYJ—Y—2型油水界面仪的故障率为5.9%。

油水界面；液位；传感器；射频导纳

在油田生产过程中，油水界面测量与控制是一项十分重要而又较难实现的工作。实际应用中所涉及的工艺设备主要有电脱水器、游离水脱除器、三相分离器、含油污水沉降罐等。油水界面控制的好坏，直接关系到成品原油含水率及工艺设备的工作稳定性。在联合站，应用油水界面仪可以清楚地了解游离水界面的变化，知道如何控制阀门的开度；在转油站，应用油水界面仪可以清楚地了解三合一液位的变化，知道如何控制泵的排量。由此可知，油水界面仪表显示的数值在安全生产中的重要性。

大庆油田采油二厂第三作业区所管辖的站分别应用3种油水界面仪：大庆志环微电子技术有限公司生产ESK851型防爆智能油水界面仪，美国DE公司生产的射频导纳界面仪，普兰店市新星仪器仪表有限公司生产的FYJ—Y—2型液位界面传感器。

1 仪表的工作原理

（1）ESK851型防爆智能油水界面仪。ESK851型智能液位仪是基于电容式传感器原理，由采用半导体掩膜技术的传感器、信号变换电路和单片机3部分组成。传感器的多谐振荡器振荡频率随油水界面变化而变化，由于现代微电子技术的高度发展，制造出的传感器电路就象照相洗出的照片一样，有很好的重复性。因此传感器多谐振荡器随油水界面变化的振荡频率，虽然线性度不好，但重复性很好。这个频率信号，根据建立起的传感器数学模型，经单片机通过软件进行非线性校正和信号处理，再变换成与油水界面成正比的电流信号，输出给二次仪表显示或计算机进行数据处理。

（2）射频导纳界面仪。射频导纳界面仪中导纳的含义为电学中阻抗的倒数，它由电阻性成分、电容性成分、电感性成分综合组成，而射频即高频天线电波谱，所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳。用于测量油水界面时，主要基于一点，即油与水导电特性的差异，纯油的介电常数ε油＝2.23，纯水的介电常数ε水＝80，也就是说，油（或油包水）是绝缘体或导电性差，水（或水包油）是良导体或导电性好。射频导纳界面仪可以准确地测量乳化层中的导电特性发生较大变化的电界面，而不受任何其他因素的影响。实际上只要上、下层的介质导电性相差5倍以上时，便能进行准确的测量。

（3）FYJ—Y—2型液位界面传感器。FYJ—Y—2系列传感器由一系列高度集成化的磁敏感元件组成。在磁场的激励下进行工作，准确地对液位或界面的位置进行测量。传感器由接线盒、电子线路板、导向杆、磁浮子以及上下量限挡环组成。

2 仪表的特性及安装方式

应用在油水界面液位仪表中的三种传感器的共同点是传感器均为4～20mA输出，可通过二次表或微机显示界面或液位。

传感器共同的安装示意图如图1所示。

图1 传感器安装示意

（1）ESK851型防爆智能油水界面仪。ESK851型智能液位仪为本质安全型，标准4～20mA信号传输，基本误差为±0.5%，可安装在常压和带压的容器上。与传统的液位检测仪表相比它具有明显的特点：①具有逻辑判断与信息处理功能，可对检测数据进行修正和误差补偿，提高了测量准确度；②能自动补偿因工作条件与环境发生变化引起的温度漂移，增强了可靠性和稳定性；③采用软件式数字滤波技术，提高了抗干扰能力。此外，该仪表的高性能是通过软件来实现的，所以性能价格比低。

（2）射频导纳界面仪。射频导纳油水界面仪使用本质安全型的两线式传输方式，标准4～20mA输出，可与安全保持器或安全栅直接相连，防爆性能可靠，安全系数高。安装十分简便，对于三相分离器和电脱等带压的卧式罐，一般采用法兰安装或安装座式安装。并具有以下两方面的优点：①可远距离调试，调整零点与满度时，相互独立互不影响；②可以使用数字信号进行传输，进行非线性校正。

（3）FYJ—Y—2型液位界面传感器。对于不同的储罐，选用不同型号的仪表。在污水沉降罐上选用FYJ—Y—2A、2B仪表，能用数字和光柱两种方法显示液位和界面参数，能输出液位4～20mA测量模拟信号，也能输出界面4～20mA模拟信号，以便与计算机联网；能输出4～20mA阀门调节信号，和调节阀配套，自动控制液位高度，还可输出多种报警信号。

（4）三种界面传感器的实际应用情况。ESK851型防爆智能油水界面仪和射频导纳界面仪是从2001年开始投用在站上，而FYJ—Y—2型液位界面传感器是在最近几年应用到站上。由现场实践应用得出：在一年半时间内，ESK851型防爆智能油水界面仪故障率为47.8%；射频导纳界面仪的故障率为50%；FYJ—Y—2型油水界面仪的故障率为5.9%。

3 故障原因分析

（1）ESK851型防爆智能油水界面仪。ESK851型防爆智能油水界面仪由现场传感器和控制室内二次显示仪表组成，应用到站上初期时，应用效果良好。但5年以后，故障率升高；且传感器内模块为固化元件，只能更换，不能维修，增加了维修费用。

（2）射频导纳界面仪。据了解，型射频导纳界面仪从投用起5年内应用效果较好，而目前检测无规律失灵的主要原因是探头已达到了使用年限。

（3）FYJ—Y—2型油水界面仪。在第三作业区，FYJ—Y—2型液位界面传感器到目前为止应用效果良好，能够清晰、准确地显示液位或界面，并能够和变频结合到一起，形成闭环系统，故障率很低。

（栏目主持关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.018