智能擦除式原油含水率测定仪的应用

张颂

(大庆油田第二采油厂规划设计研究所设计室， 黑龙江 大庆)

智能擦除式原油含水率测定仪的应用

张颂

(大庆油田第二采油厂规划设计研究所设计室， 黑龙江 大庆)

原油含水量是石油化工行业一个重要的参数，检测原油含水量是原油开采、脱水、处理、集输计量、储运销售及石油炼制等过程被普遍关注的问题。智能擦除式原油含水率测定仪是一款高含水分析仪，文章介绍了其工作原理，并结合某采油厂M转油站的实际情况进行了工艺安装的设计。

含水率;测定仪;原理;工艺安装

在原油生产和储运过程中，原油含水率的检测十分重要。国内外研究学者先后提出多种测量方法，设计出不同形式的含水率测试方案，这些测量方案大大降低了取样化验的劳动强度，提高了含水率测量的科学合理性，为油田的脱水、集输及计量提供了科学依据。油水混合物的电磁性质随含水率发生变化，对于高含水率的混合物，油是分散相， 水是连续相，传感器利用了短波吸收的原理，从而测定含水率，并应用于生产实际。

1 智能擦除式原油含水率测定仪

(1)工作原理 智能擦除式原油含水率测定仪由传感器、一次表头、信号控制采集器、小型PLC系统、触摸屏五部分组成。本文着重介绍传感器及其工艺安装。

传感器采用短波吸收原理。利用含水率与短波吸收能量成正比的关系，通过一次表头有关元件将其转变为电信号，输送给信号控制采集器，处理后进入小型PLC系统，经PLC软件二次处理后通过Modbus协议与触摸屏组态软件进行通讯，组态后进行显示。触摸屏显示瞬时含水率、瞬时流量、外输油温度、压力等参数，通过原油计量软件可换算出全天的总液量、油量、水量、平均含水等，并以天为单位把这些数据以报表的形式储存备以后查询之用；具有含水率超高报警功能；趋势曲线图和历史曲线图可以查询瞬时及历史含水的值，并可以准确定位历史时刻的数据；可根据现场的实际情况设定含水曲线，曲线设定方便快捷，具有密码管理功能，防止无权用户修改。具有4～20mA含水信号输出功能。

另外，在原油的计量过程中，原油含有大量的蜡、碱、砂等杂质，传感器工作一定时间后，就会积结在探头表面，造成含水信号失真而影响计量精度。某公司针对这种情况设计了传感器探头擦除装置，由按防爆结构设计的微型电机传动清洗套，清洗探头表面的污垢，使探头始终充分与被测介质接触，保证了监测的精度，防止零点漂移，提高了运行时间。擦除方式有自动、手动两种方式，自动方式可按用户时间要求由软件设定；手动方式在触摸屏主画面设有擦除按钮，只需轻轻一按探头擦拭装置便可工作，擦除工作完成一个行程后自动停止，无须用户格外干预。

(2)综合功能 适用介质：天然石油。含水率监测范围：0.00～99.9%，绝对误差：±1%。工作方式：在线连续运行。

(3)传感器使用条件 ①环境湿度：＜95%；②额定压力：≤4MPa；③安装方式：插入式；④流速范围：≥1.5m/s；⑤重量：25kg；⑥适应介质温度：20℃～125℃；⑦传输电缆长度：≤400m；⑧安装管线内径：≥100mm。

2 工艺安装设计

智能擦除式原油含水率测定仪整机布局合理，结构紧凑，体积小，重量轻，容易安装在石油管线上。传感器的安装方式为插入式。首先在油流管道上按安装示意图，焊好安装接口，将传感器垂直安装于液体的逆流方向，以免传感器内部积聚包泡，使探头到达与油充分接触的位置后，通过螺栓与法兰将传感器密封紧固。为了提高传感器的测量精度，避免油水分层，通过传感器探头处的液体流速要大于1.5m/s。

某采油厂M转油站微机计量及自控系统于1994年建成投产，该站原油含水采用的是8840C型液体密度传感器，投运时间长达19年，因故障频繁、检测不准确被迫停运。多年来，M转油站一直因空间狭小、涉及停产等原因，无法安装含水率分析仪，而原油含水只能采用取样化验的方法，不便操作且浪费工时。本次将智能擦除式原油含水率测定仪应用于本站，通过带压开孔的方式进行安装，从而避免了停产这一问题。考虑到空间有限的原因，对于工艺安装仍需进行巧妙设计。

智能擦除式原油含水率测定仪需要安装在站内外输油管线上，且满足传感器的安装要求，即安装在输油管线的逆油流方向。M转油站内的外输油管线从弯头至闸门中心的距离仅为0.8米，立管高度仅为0.5米，无法满足测定仪传感器的安装要求。

工艺安装设计思路是在外输油管线上安装高1.8米、跨度1.1米的倒U形管线，在倒U形管线两侧安装闸门以便控制流程，利用倒U形管线形成的立管以满足传感器的安装高度要求，将外输油管线上现有闸门设计在倒U形管线开口处的中间位置，以便日常操作。这样设计既满足了传感器的安装条件，又不影响站内流程，而且还充分利用了现有的可用空间。

3 结语

原油含水率测量技术在原油的开采、加工、储运等过程中都起着重要作用，原油含水率在线检测技术的研究和应用也得到了越来越广泛地重视。整机布局合理，结构紧凑，体积小，重量轻，容易安装在石油管线上，有较强的实用性，操作简单，维修方便，可满足使用要求。结合M转油站的工艺安装设计，发现含水率测定仪对安装条件仍然有一定的要求。为满足油现场的实际需要，迫切需要结合我国原油的特点和生产实际，将各种测试技术、数据处理方法、神经网络等高新技术引入到原油含水率检测的研究开发中，研制出新型的准确度高、稳定性好的高品质原油含水率测量仪，从而解决目前各种原油含水率检测过程中存在的问题，从根本上提高我国原油含水率测量技术的水平。

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