摘要：磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理開(kāi)發(fā)出的新一代高精度液位測(cè)量產(chǎn)品，它具有高精度，穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)精巧，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，安裝方便，輸入／輸出多種選擇等特點(diǎn)。近年來(lái)，采油Ａ廠通過(guò)在沉降罐上安裝三液位磁致伸縮液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)了液面、水面、乳化層三液位的監(jiān)控，本文著重對(duì)磁致伸縮液位計(jì)及其精度進(jìn)行研究，從而為今后大型站點(diǎn)的液位監(jiān)控需要提出一些淺見(jiàn)。
1磁致伸縮液位計(jì)概況
1.1磁致伸縮液位計(jì)工作原理
磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理開(kāi)發(fā)出的新一代高精度液位測(cè)量產(chǎn)品，它具有高精度，穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)精巧，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，安裝方便，輸人浦俞出多種選擇等特點(diǎn)，與其他液位變送器和液位計(jì)相比有明顯的優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用在石油化工制藥食品飲料等各種液罐的液位計(jì)量和控制。
該產(chǎn)品主要由測(cè)桿、電子倉(cāng)和套在測(cè)桿上的非接觸的浮球組成。測(cè)桿內(nèi)裝有磁致伸縮線(波導(dǎo)絲)，測(cè)桿由不導(dǎo)磁的不銹鋼管制成，可靠地保護(hù)了波導(dǎo)絲。工作時(shí)，由電子倉(cāng)內(nèi)電子電路產(chǎn)生一起始脈沖，此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)這個(gè)磁場(chǎng)與浮球中的永久磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng)，這一扭動(dòng)被安裝在電子倉(cāng)內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，通過(guò)電子電路計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間差，即可精que地測(cè)出被側(cè)液位值。
1.2、磁致伸縮液位計(jì)的安裝
為確保磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)特別注意其安裝方法:
(1)產(chǎn)品應(yīng)垂直安裝，安裝斜度不能大于50。環(huán)境溫度在一40℃一120℃。安裝區(qū)域要求有避雷裝置。
(2)安裝時(shí)，浮球與容器壁(或安裝管)互不接觸，且浮球上下活動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)地或標(biāo)準(zhǔn)的儀表地，不可接在動(dòng)力地上。
(4)法蘭式安裝，浮球安裝方向，有T標(biāo)記的半球應(yīng)在液面之上傳感器安裝時(shí)盡量院秒振動(dòng)和進(jìn)出料口。
1.3、磁致伸縮液位計(jì)浮球的選用
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)沉降雄水位、液位及乳化層的測(cè)量，關(guān)鍵在于浮球的選用，合適的浮球能夠有效的提高其測(cè)It的精準(zhǔn)性。
1.3.1工作壓力、介質(zhì)密度及耐鹿性性
(1)工作壓力:采油廠沉降峨及凈化罐，峨內(nèi)壓力一般在
0.3 MPa-0.4 MPa;因此所選浮球的耐壓等級(jí)#小必須是1 MPa;如果小于此壓力，則浮球可能會(huì)被壓爆，導(dǎo)致浮不起來(lái)。
(2)介質(zhì)密度:浮球的密度必須小于介質(zhì)的密度才能浮于介質(zhì)上;浮球與介質(zhì)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(zhì)必須能耐介質(zhì)腐蝕，如果不能耐腐蝕，則浮球被腐蝕后介質(zhì)就會(huì)進(jìn)人浮球內(nèi)部導(dǎo)致浮不起來(lái)。如果用316材質(zhì)的浮球，浮球內(nèi)孔焊縫容易被腐蝕，導(dǎo)致浮球下沉到嫩底，從而測(cè)盤(pán)不準(zhǔn)確;如果直接用聚四氟材質(zhì)的浮球，聚四氟材質(zhì)本身的密度比較大，不能浮在油面上;只有用316材質(zhì)，選用抗高溫磁粒，在高溫下噴涂聚四氟不會(huì)導(dǎo)致消磁，才能保證浮球既耐H2$的腐蝕，又能浮于油面上。
計(jì)算說(shuō)明:
①設(shè)定乳化層中油含A高于5l%時(shí)為油，低于10%時(shí)為水;
②根據(jù)此計(jì)算，取平均值，計(jì)算出乳化層密度為0.923 62 glcm3;此密度值與油54%水46%計(jì)算出來(lái)的值0.92364沙m3基本一致，可以據(jù)此判定乳化層中油水的比例，從而確定浮球的配重;
③根據(jù)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(cè)介質(zhì)密度;
④測(cè)油位選用M號(hào)浮球，測(cè)水層選用101號(hào)浮球;測(cè)乳化層的浮球根據(jù)實(shí)際情況配重，密度控制在0.88g/m3-0.89g/m3，用M號(hào)浮球加上配重片、配重桿進(jìn)行配重;
⑤重油及油泥多的沉降雄測(cè)水層時(shí)多選用L號(hào)浮球;
⑥輕質(zhì)油比較多的區(qū)域，乳化層比較薄(小于8 cm)，而兩個(gè)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(hào)浮球進(jìn)行側(cè)A油和水層，不測(cè)量乳化層。
1.3.2配重片的選用
確定了介質(zhì)密度，就可以確定浮球的密度，從而選擇滿(mǎn)足技術(shù)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(zhì)確定的，乳化層浮球則需要進(jìn)行配重。
配重片有三種規(guī)格:大配重片，外徑φ52，厚度4 mm，質(zhì)量15 g;中配重片，外徑φ35，厚度3 mm，質(zhì)量4g(帶螺紋);小配重片，外徑φ35,厚度3 mm，質(zhì)量3.6g。
配重桿的規(guī)格:長(zhǎng)桿長(zhǎng)度218 mm，質(zhì)量42.5 g;短桿長(zhǎng)度
118 mm，質(zhì)量17.1g。
配重片的選用根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，無(wú)論測(cè)量幾個(gè)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(zhǎng)期超過(guò)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(jìn)行配重，然后放人罐內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，誤差在50 mm以?xún)?nèi)則不用調(diào)整，如果誤差超過(guò)100 mm，則調(diào)整中配重片和小配重片的數(shù)量。
若乳化層厚度比較小(100 mm-200 mm，甚至小于100 mm),則用長(zhǎng)配重桿，配1片大配重片、1片中配重片進(jìn)行配重，然后放人罐內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，誤差在50 mm以?xún)?nèi)則不用調(diào)整，如果誤差超過(guò)100 mm，則調(diào)整中配重片和小配重片的數(shù)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(jìn)行配重。
1.3.4數(shù)據(jù)處理
(1)磁致伸縮液位計(jì)輸出標(biāo)準(zhǔn)R斜85協(xié)議，站控DCS系統(tǒng)讀取此協(xié)議并進(jìn)行計(jì)算處理;
(2)處理過(guò)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(cè)量值，減去水位浮球測(cè)量值，即為乳化層厚度;
③讀取的油位浮球測(cè)量值，減去乳化層浮球測(cè)量值，即為油層厚度;
④讀取的油位浮球測(cè)量值，也為罐內(nèi)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。
2、三液位磁致伸縮液位計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
對(duì)Y,W,L三個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集及對(duì)比分析，試驗(yàn)情況如下:
跟蹤Y站油水界面測(cè)量情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)人工探測(cè)小于15 cm時(shí)，自動(dòng)探測(cè)一直處于14 cm.
跟蹤w站沉降罐油水界面數(shù)據(jù)采集情況，發(fā)現(xiàn)油水界面差值一直在5 cm左右波動(dòng)，從6月20日后成為死值。
跟蹤L站沉降罐油水界面數(shù)據(jù)采集情況，發(fā)現(xiàn)油水界面差值一直在5 cm左右波動(dòng)，單液位誤差在2 cm左右，滿(mǎn)足應(yīng)用。
對(duì)三個(gè)沉降罐液位計(jì)抽取進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)Y站浮球卡死，w站油泥嚴(yán)重，L站設(shè)備正常。
因此，為確保液位計(jì)的精度，需采取一定的維護(hù)保養(yǎng)措施。
①每季度周期性清理液位計(jì)，保證內(nèi)部元件正常工作;
②每月進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)工作，維持?jǐn)?shù)據(jù)精度99.9%;遭對(duì)液位計(jì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行電子存檔，結(jié)合故障發(fā)生分析液位計(jì)使用特性，以半年為期限對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。
10月中旬，對(duì)上述站點(diǎn)的液位計(jì)重新進(jìn)行調(diào)整安裝，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的跟蹤，效果良好，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
3、結(jié)論和認(rèn)識(shí)
經(jīng)過(guò)為期一年的試點(diǎn)運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、誤差以及全年運(yùn)行故津率的追蹤落實(shí)，比對(duì)其他液位計(jì)使用情況，針對(duì)三液位液位計(jì)的使用穩(wěn)定性和精度做了深人研究。三液位磁致伸縮液位計(jì)的安裝，不僅有效的提升了液位測(cè)a的精度，更在油水界面和乳化層厚度的測(cè)量上有所突破，實(shí)現(xiàn)了三液位的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，保證了大型站點(diǎn)的正常生產(chǎn)要求。
3.1、相比同類(lèi)產(chǎn)品，側(cè)A精度#離
通過(guò)與其他液位計(jì)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，磁致伸縮液位計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中能夠保證0.1%±lcm的精度要求，同類(lèi)液位計(jì)使用精度為:靜壓液位計(jì)4.7%±5 cm，導(dǎo)波液位計(jì)2.3%±2 cm，精度等級(jí)提升了一個(gè)量級(jí)，對(duì)于生產(chǎn)計(jì)盆更加精準(zhǔn)。
該液位計(jì)不但精度高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，安裝使用也十分便捷，便于后期的清理工作、維護(hù)工作開(kāi)展，在不影響生產(chǎn)情況下保障生產(chǎn)、助力生產(chǎn)。
3.2、實(shí)現(xiàn)液面、水面、乳化層數(shù)據(jù)的同時(shí)采集
不同于傳統(tǒng)液位計(jì)，三液位磁致伸縮液位計(jì)所具備的三種液面同時(shí)采集功能大大簡(jiǎn)化了測(cè)量系統(tǒng)的整體應(yīng)用，對(duì)于油儲(chǔ)設(shè)備的位移測(cè)量更加全面，具有結(jié)構(gòu)模塊化、功能集中化的現(xiàn)代電子產(chǎn)品特色，對(duì)于大型站點(diǎn)儲(chǔ)油罐的應(yīng)用具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。
3.3、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高工作效率
采油A廠共計(jì)安裝42臺(tái)三液位磁致伸縮液位計(jì)，按照油罐每天4次量油計(jì)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(yīng)用磁致伸縮液位計(jì)，可有效減少員工上罐量油及探測(cè)油水界面的時(shí)間和次數(shù)，崗位員工只需要偶爾上罐進(jìn)行數(shù)據(jù)核實(shí)，大大減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。
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