專利名稱：：聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種油田用游離水脫除器的油水界面測量裝置。
背景技術：
：游離水脫除器界面測量值是油田集輸生產中的十分重要的工藝控制參數。由于三次采油聚驅技術存在采出液介質的聚合物、硫化物等雜質含量較高的缺點，從而使聯(lián)合站集輸工藝系統(tǒng)出現了游離水界面檢測不準導致電脫水控制失衡和水中含油超標的問題。因此，界面測量與控制的準確與否影響凈化油含水率、污水含油指標及工藝和設備工作系統(tǒng)穩(wěn)定性。目前，大多數油田的聯(lián)合站的游離水脫除器液面的檢測存在測量不準、操作自動化不強的問題。例如，游離水和電脫水界面檢測使用的是射頻導納油水界面儀，控制系統(tǒng)為DCS集散型控制系統(tǒng)，自投運以來運行較平穩(wěn)，但自從接收聚驅站來液含有50mg/L以上濃度和被處理介質發(fā)生變化后，經常出現波動，自動檢測難以控制。設計安裝的DE表的工作原理主要是利用油與水的介電常數不同這一性質來檢測油水界面的，由于這種過渡層非常粘且導電率高，改變了界面層油水介質的介電常數，所以DE表檢測準確度不高。若改為手動控制，則增加了崗位操作人員的勞動強度，又使工藝管理更難控制。表i<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>表l為目前常用幾種液面測量裝置?？梢钥闯觯壳暗臏y量裝置不能測量過渡層液面高度，而過渡層增厚時，隨著罐頂油進入電脫，與電脫中產生的硫化物混合在電脫水的油水界面處，因導電率高影響電脫水的電場穩(wěn)定，當累積較厚時就會造成電脫垮電場，造成脫水器系統(tǒng)的崩潰。
實用新型內容本實用新型為解決現有液面測量裝置存在的操作較困難、準確性和可靠性較差的問題，提供一種聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置。本實用新型由液面測量模塊、液面信號調制模塊、接口轉換模塊、USB接口模塊、主控制模塊和閥門開閉驅動模塊組成，液面測量模塊的測量信號輸出端與液面信號調制模塊的測量信號輸入端相連接，液面信號調制模塊的調制信號輸出端與接口轉換模塊的調制信號輸入端相連接，接口轉換模塊的控制信號輸出端與閥門開閉驅動模塊的控制信號輸入端相連接，接口轉換模塊的數據輸入輸出端與USB接口模塊的數據輸入輸出端相連接，USB接口模塊的控制信號輸入輸出端與主控制模塊的控制信號輸入輸出端相連接。有益效果本實用新型測量液面的主要是利用油層、過渡層以及水層的液體電導率不同的原理，采用逐個掃描的方法采集不同液體電導率的電壓信號，通過分析所有采集信號確定液面的位置，具有易于操作、準確性和可靠性都較高的特點。圖1是本實用新型的測量與控制裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型的實際工作狀態(tài)原理圖；圖3是測量與控制裝置的探頭1-1的測量原理示意圖。具體實施方式具體實施方式一參見圖1和圖2，本實施方式由液面測量模塊1、液面信號調制模塊2、接口轉換模塊3、USB接口模塊4、主控制模塊5和閥門開閉驅動模塊6組成，液面測量模塊1的測量信號輸出端與液面信號調制模塊2的測量信號輸入端相連接，液面信號調制模塊2的調制信號輸出端與接口轉換模塊3的調制信號輸入端相連接，接口轉換模塊3的控制信號輸出端與閥門開閉驅動模塊6的控制信號輸入端相連接，接口轉換模塊3的數據輸入輸出端與USB接口模塊4的數據輸入輸出端相連接，USB接口模塊4的控制信號輸入輸出端與主控制模塊5的控制信號輸入輸出端相連接。本實施方式的液面測量模塊1對液面狀態(tài)進行實時采集，并將采集結果發(fā)送給液面信號調制模塊2，液面信號調制模塊2將采集結果進行調制后發(fā)送到接口轉換模塊3，接口轉換模塊3完成數據傳輸的格式轉換、并行和串行數據接口的轉換，并通過USB接口模塊4與主控制模塊5進行數據傳輸，USB接口模塊4主要是實現USB的協(xié)議，實現將數據的采集命令的傳輸給主控制模塊5，主控制模塊5根據液面狀態(tài)發(fā)送控制信號給閥門開閉驅動模塊6，以控制進油、排油和排水閥門的開關，主控制模塊5即為上位機，可采用傳統(tǒng)的微型計算機或工業(yè)PC機。本實施方式能夠實現油面高度、過度層、水面高度的檢測以及注入油、放油的自動控制，采用可選擇的兩種工作模式自動工作模式與人工千預模式。自動工作模式當系統(tǒng)選為自動工作模式時，首先，當油面高于預先設定的境界線時，系統(tǒng)自動關閉油罐的注油閥門，向油管內注入原油；其次，為了避免注入油的過程中影響出排水管，系統(tǒng)自動關閉排水管閥門；經過一定時間的沉淀后，水油分離后，系統(tǒng)首先自動開啟排油管排油，同時打開排水管進行排水，根據液面自動檢測裝置檢測過度層和水層的高度。人工干預模式在罐內注油過程中，當油位超過最高報警值，系統(tǒng)發(fā)出立即關閉進油閥的報警；在排水過程中，當油水分界面降低到最低報警值，計算機將發(fā)出關閉排水出口閥的報警。具體實施方式二參見圖1圖3，本實施方式在具體實施方式一的基礎上進一步限定了所述液面測量模塊1包括多個探頭1-1，多個探頭1-1組成一個可控傳感器陣列，每個探頭1-1的測量信號輸出端都與液面信號調制模塊2的測量信號輸入端相連接。用于測量三液面(空氣-油、油-過渡層、過渡層-水)高度的多個探頭1-1組成一個可控傳感器陣列，利用可控傳感器陣列逐個掃描采集不同探頭1-1代表液體電導率的電壓信號，通過分析傳感器陣列的所有采集信號確定液面的位置。探頭1-1的測量原理為流體的電導率不僅取決于單位容積上的導電粒子的數量，還取決于流體的溫度。溫度越高，導電粒子的活性越強，流體的電導率值越大；溫度變低，導電粒子的活性減弱，流體的導電值變小。如圖3所示，圖中L1、L2和L3為電磁式電導率傳感器，激勵信號由振蕩器產生，驅動級對電流進行放大后加到L1上，在L2上的單匝液體回路產生與電導率成正比的液體電流，在L3上將電導率信號取出，經電壓電流變換級得到電導率的電壓信號。當液體電導率C發(fā)生變化時，電導池內的液體阻值&根據以下公式發(fā)生變化<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中《表示電導池常數，丄表示電導池的長度，S表示電導池的截面積。由于L1和L2的匝數是固定的，Ll上的電壓J^和L2上的電壓^的比值是固定的，并遵循以下公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>同理，/,2和/,3成固定比例關系，假定U2為理想電流電壓變換器，U3多路開關的內阻忽略不計，U4為線性交流放大器，則有F。^t^C;其中A表示電導池常數有關的一個常數，K。,的變化可直接反映電導率的變化。具體實施方式三參見圖1，本實施方式在具體實施方式一的基礎上進一步限定了所述主控制模塊5包括測量控制模塊5-1和時序控制模塊5-2，測量控制模塊5-1和時序控制模塊5-2的控制信號輸入輸出端都與USB接口模塊4的控制信號輸入輸出端相連接，測量控制模塊5-l的數據輸入輸出端與時序控制模塊5-2的數據輸^\輸出端相連接。測量控制模塊5-1用于信號采集控制，包括對傳感器信號進行采集控制(包括信號采集的開始/結束、信號采集頻率)、信號調制、模數轉換等；控制決策包括根據所采集的測量數據進行控制決策。時序控制模塊5-2用于控制時鐘的產生，注油管、排水管閥門的開啟與關閉控制的時序。具體實施方式四參見圖1，本實施方式在具體實施方式三的基礎上進一步限定了所述主控制模塊5還包括顯示模塊5-3，顯示模塊5-3的顯示數據輸入端與測量控制模塊5-1的顯示數據輸出端相連接。顯示模塊5-3用于動態(tài)顯示液面狀態(tài)(水、過渡層、油的高度)，動態(tài)顯示各個閥的狀態(tài)(開啟/關閉)，以便人工干預。具體實施方式五本實施方式的基于聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置的自動測量方法由以下步驟組成步驟Al、液面測量初始化，按從下至上的順序定義液面測量模塊中探頭的序號為從l至n，最下面的探頭為第l探頭，初始化令n^0;步驟A2、令n-n+l;步驟A3、將第n個探頭采集的電導率信號通過A/D轉換得到實時電導率值對應的電壓值；步驟A4、判斷步驟A3得到的電壓值是否大于閾值，該閾值根據液體的濃度設置，一般為1.00V，判斷結果為是，則進入步驟A5，判斷結果為否，則進入步驟A6;步驟A5、顯示電導率值超限錯誤，返回步驟A3;步驟A6、計算第n個探頭測得的實時電導率，將n個電導率計算結果存入ROM中；步驟A7、判斷n的值是否等于N，N代表傳感器陣列的探頭個數總和，判斷結果為是，則進入步驟A8，判斷結果為否，則返回步驟A2;步驟A8、顯示輸出N個液體電導率值，通過奇異點檢測方法計算每個探頭測量的實時電導率的值；步驟A9、根據步驟A8得到的電導率的值計算液面的高度。本實施方式基于不同液體的不同電導率來確定分層液面。測量原理如下測量裝置由iV個探頭組成的傳感器陣列，探頭之間呈等間距排列，間距為A附，傳感器陣列由油罐底部向上排列依次按照1號、2號至W號排列，1號探頭距離油罐底部的距離為a，那么"號(B"SAO探頭相對油罐底部的高度/K")可表示為/2(")="+("—l)xAm;裝置進行工作時，利用逐個掃描的方式依次獲取1至N號的探頭的電壓信號，逐個探頭掃描后可得電壓大小組成離散信號F(")，而后對信號F(")進行奇異點檢測，根據探頭的工作原理，電壓的大小直接反映液體電導率的大小，信號K(")出現奇異點的位置對應液體電導率發(fā)生變化的液面位置，出現奇異點利用小波分析的方法對信號進行奇異點檢測。若信號K(")在某"點突變或某階導數不連續(xù)，那么信號F(")在該點具有奇異性。根據信號奇異性存在兩種情況l)信號在某一時刻，其幅值發(fā)生突變，引起信號的非連續(xù)；2)信號外觀上很光滑，幅值沒有突變,但信號的一階微分有突變產生，且一階微分不連續(xù)。本實施方式利用信號奇異性的第一種情況進行液面的檢測。常用的研究信號奇異性的主要工具是傅立葉變換，但因其僅能在全局上提供信號整體奇異性的描述，缺乏空間局部性，故在研究信號的奇異性時只能確定一個信號奇異性的整體性，而難以確定各奇異點的具體位置和各奇異點的奇異性強弱。本實施方式采用小波變換，該方法是一種具有良好的空間局部化能力的時間和頻率分析方法，利用小波變換分析信號的奇異性、奇異點位置和奇異度的大小等性質進行計算。奇異點檢測基本原理如下信號x(/)的連續(xù)小波變換定義為上式可簡記為盯0柳=柳，。(,)其中，^W:丄K丄)為基本小波v^)在尺度上的伸縮，a為尺度因子，*為巻積。如果信號W)在某一時刻發(fā)生突變，那么在各個尺度上該時刻附近的小波變換值都會產生一個局部極大值點，因此可利用小波變換模極大值檢測出信號x(/)上的所有突變點。信號在某一點的李氏指數反映了該點奇異性的大小，并且小波變換后的極大值點位置對應著奇異點。既然存在這樣的關系，則通過對小波變換極大值的判斷，便可找到信號突變的位置。權利要求1、聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置，它由液面測量模塊(1)、液面信號調制模塊(2)、接口轉換模塊(3)、USB接口模塊(4)、主控制模塊(5)和閥門開閉驅動模塊(6)組成，其特征在于液面測量模塊(1)的測量信號輸出端與液面信號調制模塊(2)的測量信號輸入端相連接，液面信號調制模塊(2)的調制信號輸出端與接口轉換模塊(3)的調制信號輸入端相連接，接口轉換模塊(3)的控制信號輸出端與閥門開閉驅動模塊(6)的控制信號輸入端相連接，接口轉換模塊(3)的數據輸入輸出端與USB接口模塊(4)的數據輸入輸出端相連接，USB接口模塊(4)的控制信號輸入輸出端與主控制模塊(5)的控制信號輸入輸出端相連接。2、根據權利要求1所述的聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置，其特征在于所述液面測量模塊(l)包括多個探頭(l-l)，多個探頭(l-l)組成一個可控傳感器陣列，每個探頭(1-1)的測量信號輸出端都與液面信號調制模塊(2)的測量信號輸入端相連接。3、根據權利要求1所述的聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置，其特征在于所述主控制模塊(5)包括測量控制模塊(5-l)和時序控制模塊(5-2)，測量控制模塊(5-l)和時序控制模塊(5-2)的控制信號輸入輸出端都與USB接口模塊(4)的控制信號輸入輸出端相連接，測量控制模塊(5-l)的數據輸入輸出端與時序控制?！姥?5-2)的數據輸入輸出端相連接。4、根據權利要求3所述的聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置，其特征在于所述主控制模塊(5)還包括顯示模塊(5-3)，顯示模塊(5-3)的顯示數據輸入端與測量控制模塊(5-l)的顯示數據輸出端相連接。專利摘要聯(lián)合站游離水脫除器的油水界面自動測量裝置，它涉及一種油田用游離水脫除器的油水分離測量裝置，以解決液面測量存在的操作困難、準確性和可靠性較差的問題。液面測量模塊的測量信號輸出端與液面信號調制模塊的測量信號輸入端相連接，液面信號調制模塊的調制信號輸出端與接口轉換模塊的調制信號輸入端相連接，接口轉換模塊的控制信號輸出端與閥門開閉驅動模塊的控制信號輸入端相連接，接口轉換模塊的數據輸入輸出端與USB接口模塊的數據輸入輸出端相連接，USB接口模塊的控制信號輸入輸出端與主控制模塊的控制信號輸入輸出端相連接。本實用新型采集各液體電導率的電壓信號，分析所有采集信號確定液面的位置，具有準確性和可靠性都較高的特點。文檔編號G01F23/22GK201247086SQ20082009076公開日2009年5月27日申請日期2008年8月29日優(yōu)先權日2008年8月29日發(fā)明者霍振國申請人:霍振國