磁致伸缩传感器在石油沉降罐的应用

　　磁致伸缩液位计在沉降罐的应用背景

　　在采油厂，石油从油井被抽上来后先后会有一系列的初步处理过程，如下图就是采油厂的初步处理过程。

　　从油井采上来的原油从下部进入装有水的沉降罐，在沉降罐中一些杂质被沉淀下来，同时脱去一部分水分，相对干净的油就浮到沉降罐上部。随着油的增多，就会从上部的开口处顺管道流入净化罐进行进一步的净化。从净化罐出来的油被运走加工成各种成品油或化工产品。目前，油田自动化处于起步阶段。沉降罐和净化罐的液位测量方面，由于人工测量的误差比较大，数据换算统计不及时；雷达液位不能很好的解决油水界面的问题，而磁致伸缩液位计能够满足沉降罐的工况条件，而且磁致伸缩技术在油田沉降罐的液位测量已经达到肯定，今后一定会在此领域占据主导地位。

　　沉降罐对磁致伸缩液位计的需求机理

　　沉降罐是最具代表性、广泛性、普遍性的一个原油初步处理的功能设施，可以将含水原油进行初步沉降分离处理，以此降低含水率。沉降罐对磁致伸缩液位计测量的需求是测量原油液位和油水界面两个位置，有时候也有测量石油液位、乳化层位置和油水界面三个位置。通过沉降罐的液位测量，可以知道油层的高度、乳化层的厚度和水的高度，有利于正确投加破乳剂处理乳化层、抽水等操作，维护管理沉降罐使其处于良性运行状态。

　　净化罐是储存石油的容器。石油从沉降罐流入净化罐进行进一步的净化。从净化罐出来的油被运走加工成各种成品油或化工产品。净化罐对传感器测量的需求是测量石油液位和油水界面。通过净化罐的液位测量，可以知道石油的高度和水位的高度，便于排水、抽油等操作。

　　测量环境及要求：净化罐为原油与水混合物，要求测量油水界面、油位高度；沉降罐测量油位高度，有时需要测量乳化层位置；环境温度为在-20~50℃；罐内温度在20~60℃以内；系统显示各液位高度、界面高度，及相应容积；系统可靠、稳定。

　　解决上述测量问题的意义在于：逐步采替人工投尺等传统测量方法，实现自动化测量，为正确操作、维护与管理，优化生产运行，实现集输效益最大化奠定基础；保障了工作人员的身体安全，避免过多吸人有毒气体；体现了油田自动化数字化发展的趋势。

　　沉降罐液位监控系统方案介绍

　　油田沉降罐、净化罐液位监控测量系统，主要是液位计+显示系统。液位计方面是采用MODBU信号输出的柔性防腐磁致伸缩液位传感器，再配套显示系统。通常显示系统放在调度室，通讯线缆采用RTU协议，经RS485/232转换接口转换后和沉降罐、净化罐相连接，连接前都经过安全栅，保证数据传输和现场的安全要求。

　　典型应用案例分析

　　1、使用背景

　　按着油田的规定，白天每两个小时由值班人员向中心汇报两种罐中的油量情况，晚上则是四小时汇报一次。这样，不管什么样的天气状况，值班员都要上到罐顶用测量尺对油罐的液位进行测量，换算出油量的多少。，而且在进行人工投尺的过程中，测量口冒出的刺激性气体对人体有害。从测量的角度来讲，人工测量的误差比较大（ 一般两个厘米左右） ，数据换算统计不及时。为了解决以上各种问题，我们采油厂引进了雷达液位自动测量系统，但由于该液位传感器不能很好的解决油水界面的问题，加之稳定性不是很好，最终选择了能解决以上一系列问题的康宇柔性磁尺。

　　2、系统介绍

　　对于沉降罐采用两浮球分别测量油水界面和油的液位。对于净化罐采用一个浮球测量油的液位，同时根据各个罐对温度点的测量的要求。在磁致伸缩液位计内安装相应数量的温度传感器。通讯方面采用modbus （RTU）协议，经RS485/232转换后进入计算机，保证在数据长距离传输中的稳定性。对电源和信号线都通过安全栅以加强安全防护。我们系统软件采用的是传感器厂家的数据采集系统。软件丰富的功能方便客户对整个系统监测和管理。

　　传感器主要技术参数：①测量参数：沉降罐：原油油位和油水界面；净化罐：原油油位；②浮球：沉降罐2个、净化罐1个；③工作电压：24VDC；④量程：根据实际罐高来确定（现场是7～12m量程）；⑤输出形式：数字EIA485（ MODBUS协议）；⑥测量精度：<0.05%F.S ；⑦工作温度：-40C~ 85℃；⑧安全认证：ExiaIIBT5.

　　沉降罐领域应用分析

　　采油厂油品测量关键点在于解决油水界面的测量问题，目前从各种液位传感器的比较来看，雷达、超声波等都难具备此情况的解决能力，磁致伸缩液位传感器成为最为理想的选择。

　　为了应对油田各种工况下的考验，更好地适用于油田领域的液位测量要求，磁致伸缩液位传感器还必须满足以下要求：①解决传感器防腐问题：产品具有防腐特征，保证传感器的外表完整性。②电路抗恶劣环境性能提高：特别是针对抗信号端的浪涌信号采取雷击措施，保证了传感器在恶劣环境下的稳定性。⑧配套仪表稳定一致：仪表与传感器在长距离通信或者多罐连接通信稳定，保证了数据传输的可靠性。