【正文】 y. The implementation process of oilwater interface realtime monitoring. Experiment measurement data records. key words: oilwater , interface detection ,MCGS 油水界面測量軟件設(shè)計 III 目 錄 第一章 緒 論 ................................................... 1 研究背景及意義 .............................................. 1 國內(nèi)外油水界面檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀 .............................. 2 國外研究狀況 .................................................... 2 國內(nèi)研究狀況 .................................................... 3 本文的主要設(shè)計內(nèi)容 ......................................... 10 第二章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計 .......................................... 11 總體設(shè)計方案選擇 ........................................... 11 總體方案設(shè)計流程 ........................................... 11 油水界面系統(tǒng)及其實現(xiàn)的功能 ................................. 12 課題的研究方法及問題處理 ................................... 12 2.. 課題研究方法 ................................................... 12 研究中出現(xiàn)問 題的解決方案 ....................................... 13 本章小結(jié) ................................................... 13 第三章 油水界面系統(tǒng)硬件簡介 ....................................... 14 界面檢測儀 ................................................. 14 界面檢測儀概述 .................................................. 14 界面檢測儀性能參數(shù) .............................................. 14 界面檢測儀的基本原理 ............................................ 15 分段電容傳感器 ............................................. 16 轉(zhuǎn)換串口 ................................................... 17 轉(zhuǎn)換串口概述 ................................................... 17 轉(zhuǎn)換串口性能參數(shù) ............................................... 18 本章小結(jié) ................................................... 18 第四章 油水界面系統(tǒng)軟件設(shè)計 ...................................... 19 MCGS 軟件簡介 .............................................. 19 界面設(shè)計 ................................................... 21 油水界面測量軟件設(shè)計 IV 建立新工程 ...................................................... 21 實時數(shù)據(jù)庫設(shè)置 .................................................. 22 油水分離界面編制 ................................................ 23 設(shè)備窗口設(shè)置 ................................................... 26 運行策略設(shè)置 ................................................... 28 通訊協(xié)議介紹 ............................................... 29 油水界面分離算法研究 ....................................... 30 本章小結(jié) ................................................... 33 第五章 實驗結(jié)果分析 ............................................... 34 純水的測量實驗 ............................................. 34 純油的測量實驗 ............................................. 36 油水的混合測量實驗 ......................................... 37 實驗誤差分析 ............................................... 38 本章小結(jié) ................................................... 39 第六章 結(jié)論與展望 ................................................ 40 結(jié)論 ....................................................... 40 展望 ....................................................... 40 參 考 文 獻(xiàn) ....................................................... 41 致 謝 .......................................................... 43 附 錄 .......................................................... 44 聲 明 .......................................................... 51 油水界面測量軟件設(shè)計 1 第一章 緒 論 研究背景 及意義 石油作為 現(xiàn)代工業(yè)社會應(yīng)用最為廣泛的能源物質(zhì)之一，被喻為是現(xiàn)代工業(yè)社會的“血液”，石油工業(yè)的發(fā)展極大的影響了整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。而從原油進入聯(lián)合站以后，要經(jīng)過諸如沉降、電脫等處理過程水界面控制是分離效果的關(guān)鍵，油田生產(chǎn)的基本工藝流程如下：當(dāng)原油開采出來后，先送到采油計量站進行計量，再進入聯(lián)合站。國外雖然有較成型的儀器，但其昂貴的價格令人望而卻步。油水界面檢測技術(shù)，在原油的開采、加工、儲運等過程中都起著重要作用。近幾年，美國研制出了磁致伸縮液位計，這種傳感器同時可以測溫，具有很高的測量精度，但是它的致命缺點是不 適合測量粘稠的原油。而且檢測手段和方法也得到了長足的發(fā)展，目前，不但有傳統(tǒng)的電容式和浮球式等，射頻技術(shù)和光纖技術(shù)等新技術(shù)也開嘗試應(yīng)用于油水界面的檢測，已經(jīng)取得一定成果。 下面介紹各種界面分離儀器： （ 1） 浮子式界面檢測儀 圖 11 浮子式界面檢測儀 圖 11 所示 浮子式界面檢測儀就是將特定密度的浮子置于油水界面之上，并將浮子與容器外的彈簧、馬達(dá)等通過推挽鋼帶聯(lián)成一體。在兩個差壓變送器位置保持不變的情況下，檢測到的壓差與介質(zhì)的密度成正比，不同比例的油水混合物具有不同的密度值，所以通過檢測儀檢測到的壓差就可以推導(dǎo)出油水界面的位置。油水界面以上部分的電容器以油為電介質(zhì)，油水界面以下部分的電容器以水為電介質(zhì)，兩者并聯(lián)構(gòu)成了整個電容， 此電容進行必要的轉(zhuǎn)換，就可以得到油水界面的位置。超聲波檢測系統(tǒng)包括一對位于充滿硅油的 U 形管上層的超聲換能器，超聲波通過液體傳送到可移動的不銹鋼鏡子，這個鏡子作為超聲波的反射器。但是該系統(tǒng)不適合在相對較高的儲油 罐內(nèi)運動（即高于 3 米的油桶）。在夏季，這種設(shè)計的可以持續(xù)在 70 度高溫儲油罐內(nèi)工作。該設(shè)備的所有物理部件都是不銹鋼的，可以提供更好的抗腐蝕性。 圖 14 頻導(dǎo)納界面儀 對一個強導(dǎo)電性物料的容器，由于物料是導(dǎo)電的，接地點可以被認(rèn)為在傳感器絕緣層的表面，對儀表傳感器來說僅表現(xiàn)為一個電容和電阻組成的復(fù)阻抗，從而引起兩個問題。由于使用了上述技術(shù)，使得射頻導(dǎo)納技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中展現(xiàn)出非凡的生命力。其缺點是：采用插入式安裝，屬于接觸測量，而且由于仍然使用了浮子，所以不適用于原油等高粘度、易粘結(jié)的物質(zhì)。 第四章， 軟件部分的設(shè)計，簡單介紹了以下 MCGS 組態(tài)軟件，設(shè)計過程中對設(shè)備窗口，用戶窗口，實時數(shù)據(jù)庫和循環(huán)策略的參數(shù)及變量的設(shè)置， Modbus 通訊協(xié)議的概述以及油水界面分離的算法的研究。 總體方案設(shè)計流程 圖 21 數(shù)據(jù)傳輸過程 A36W 型油水界面測量儀采集到的數(shù)字信號通過 UT216 型 485232 轉(zhuǎn)換串口將油水界面測量軟件設(shè)計 12 數(shù)據(jù)送入計算機中，在組態(tài)軟件 MCGS 中虛擬設(shè)備 0 內(nèi)部設(shè)置 22 個通道分別連接對應(yīng)的 22 個電容傳感器所測得得數(shù)字量，組態(tài)過程中直接利用這 22 個通道中的數(shù)字量進行 組態(tài) 設(shè)計 。 （ 3） 總體方案設(shè)計。 本章 小結(jié) 本章主要介紹了本設(shè)計課題的總體設(shè)計方案，其中包括研究中遇到的問題的以及解決方案 ，本課題研究的方法步驟 ， 這為下一步的設(shè)計工作指明了方向， 另外還簡單介紹了此系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能 。 實際應(yīng)用中，油和水之間界面不是一個清晰的界面，油水之間在不同情況下是不同狀態(tài)的油水混合層，其介電常數(shù)在水和油之間變化，其大小與這一層面中油水混合比例有關(guān)，含水越多， ε 越大。 + XL 。注意到2C ~ 6C 中都充滿了介質(zhì)原油，而 8C ， 9C 和 10C 都充滿了介質(zhì)水，既然充滿的都是同一種介質(zhì)，就可以利用公式通過 2C ~ 6C 的測量值來求得原油的相對介電常數(shù)油r? ，通過 8C ， 9C 和 10C 的測量值求得水的相 對介電常數(shù) 水r? ，再分別取其平均值作為最后計算時所使用的參數(shù)以提高測量精度。 （ 2） 自動發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)，無需外部的流量控制信號 (RTS)。 （ 10） 傳輸介質(zhì) ： 絞線或屏蔽線。 具有功能完善、操作簡便 、可視性好、可維護性強的突出特點。把用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實時數(shù)據(jù)庫。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變 量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象 ，數(shù)據(jù)對象是實時數(shù)據(jù)庫的基本單元。系統(tǒng)通過設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的通道，把外部設(shè)備的運行數(shù)據(jù)采集進來，送入實時數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)其它部分調(diào)用，并且把實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備，實現(xiàn)對外部設(shè)備的 操作與控制?？刂破魍ㄓ嵤褂弥鲝募夹g(shù)，即主機能起動數(shù)據(jù)傳輸，稱查詢。使信息和數(shù)據(jù)在上 位機（主站）和 ZGL 之間有效地傳遞， 允許訪問 ZGL 的油水界面測量軟件設(shè)計 30 所有測量數(shù)據(jù)。一個包裹就是一個簡單 的字符串（每個字符串 8 位），一個包裹中最多可含 255 個字節(jié)。 介電常數(shù)為ε 。a2的規(guī)律與 a1 相反。 油水界面測量軟件設(shè)計 33 綜上可以看出，這種分段式電容傳感器 可以解決前面提出的技術(shù)難題，實現(xiàn)油水界面的檢測，而且在精度方面也要優(yōu)于傳統(tǒng)的電容式傳感器。 2n，于是 a1=1247。為了提高測量精度 , 需要傳感器有足夠的靈敏度 , 根據(jù)電容靈敏度 K =ε D / d, 可以從減小絕緣層的厚度上來提高傳感器的 靈敏度 , 從而提高測量精度。 油水界面分離算法研究 A36W 系列的油水界面測量儀采用電容 傳感器來檢測儲油罐內(nèi)水面的高度，三相分離器內(nèi)油和水的導(dǎo)電性能差別較大，可以認(rèn) 為油是不導(dǎo)電的絕緣體 。在這種方式下，信息和數(shù)據(jù)在單個主站和從站（監(jiān)控設(shè)備）之