摘要：磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理開發(fā)出的新一代高精度液位測量產(chǎn)品，它具有高精度，穩(wěn)定可靠，壽命長，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，采油Ａ廠通過在沉降罐上安裝三液位磁致伸縮液位計，實(shí)現(xiàn)了液面、水面、乳化層三液位的監(jiān)控，本文著重對磁致伸縮液位計及其精度進(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。
1磁致伸縮液位計概況
1.1磁致伸縮液位計工作原理
磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理開發(fā)出的新一代高精度液位測量產(chǎn)品，它具有高精度，穩(wěn)定可靠，壽命長，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相比有明顯的優(yōu)勢，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量和控制。
該產(chǎn)品主要由測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸的浮球組成。測桿內(nèi)裝有磁致伸縮線(波導(dǎo)絲)，測桿由不導(dǎo)磁的不銹鋼管制成，可靠地保護(hù)了波導(dǎo)絲。工作時，由電子倉內(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，同時產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)這個磁場與浮球中的永久磁場相遇時，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動，這一扭動被安裝在電子倉內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，通過電子電路計算出兩個脈沖之間的時間差，即可精que地測出被側(cè)液位值。
1.2、磁致伸縮液位計的安裝
為確保磁致伸縮液位計測量的準(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，浮球與容器壁(或安裝管)互不接觸，且浮球上下活動靈活，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盡量院秒振動和進(jìn)出料口。
1.3、磁致伸縮液位計浮球的選用
為了實(shí)現(xiàn)對沉降雄水位、液位及乳化層的測量，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#小必須是1 MPa;如果小于此壓力，則浮球可能會被壓爆，導(dǎo)致浮不起來。
(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)就會進(jìn)人浮球內(nèi)部導(dǎo)致浮不起來。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，從而測盤不準(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。
計算說明:
①設(shè)定乳化層中油含A高于5l%時為油，低于10%時為水;
②根據(jù)此計算，取平均值，計算出乳化層密度為0.923 62 glcm3;此密度值與油54%水46%計算出來的值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測油位選用M號浮球，測水層選用101號浮球;測乳化層的浮球根據(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水層時多選用L號浮球;
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號浮球進(jìn)行側(cè)A油和水層，不測量乳化層。
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:長桿長度218 mm，質(zhì)量42.5 g;短桿長度
118 mm，質(zhì)量17.1g。
配重片的選用根據(jù)實(shí)際情況來確定，無論測量幾個液位高度，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(長期超過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)行測量，誤差在50 mm以內(nèi)則不用調(diào)整，如果誤差超過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)行測量，誤差在50 mm以內(nèi)則不用調(diào)整，如果誤差超過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)行計算處理;
(2)處理過程:
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量值，減去水位浮球測量值，即為乳化層厚度;
③讀取的油位浮球測量值，減去乳化層浮球測量值，即為油層厚度;
④讀取的油位浮球測量值，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的現(xiàn)場試驗(yàn)
對Y,W,L三個站的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集及對比分析，試驗(yàn)情況如下:
跟蹤Y站油水界面測量情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)人工探測小于15 cm時，自動探測一直處于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，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，單液位誤差在2 cm左右，滿足應(yīng)用。
對三個沉降罐液位計抽取進(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，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%;遭對液位計歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行電子存檔，結(jié)合故障發(fā)生分析液位計使用特性，以半年為期限對產(chǎn)品進(jìn)行效果評價。
10月中旬，對上述站點(diǎn)的液位計重新進(jìn)行調(diào)整安裝，經(jīng)過一個月的跟蹤，效果良好，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
3、結(jié)論和認(rèn)識
經(jīng)過為期一年的試點(diǎn)運(yùn)行，通過對現(xiàn)場數(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)，比對其他液位計使用情況，針對三液位液位計的使用穩(wěn)定性和精度做了深人研究。三液位磁致伸縮液位計的安裝，不僅有效的提升了液位測a的精度，更在油水界面和乳化層厚度的測量上有所突破，實(shí)現(xiàn)了三液位的在線連續(xù)監(jiān)測，保證了大型站點(diǎn)的正常生產(chǎn)要求。
3.1、相比同類產(chǎn)品，側(cè)A精度#離
通過與其他液位計進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，磁致伸縮液位計在實(shí)際應(yīng)用中能夠保證0.1%±lcm的精度要求，同類液位計使用精度為:靜壓液位計4.7%±5 cm，導(dǎo)波液位計2.3%±2 cm，精度等級提升了一個量級，對于生產(chǎn)計盆更加精準(zhǔn)。
該液位計不但精度高、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)的同時采集
不同于傳統(tǒng)液位計，三液位磁致伸縮液位計所具備的三種液面同時采集功能大大簡化了測量系統(tǒng)的整體應(yīng)用，對于油儲設(shè)備的位移測量更加全面，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，對于大型站點(diǎn)儲油罐的應(yīng)用具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。
3.3、降低安全風(fēng)險，提高工作效率
采油A廠共計安裝42臺三液位磁致伸縮液位計，按照油罐每天4次量油計算，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，可有效減少員工上罐量油及探測油水界面的時間和次數(shù)，崗位員工只需要偶爾上罐進(jìn)行數(shù)據(jù)核實(shí)，大大減輕員工勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，降低安全風(fēng)險。
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