【正文】 n(m=1,2,? ,n),在最后的一 段起點和終點a2 分別等于（ n1）247。串行數(shù)據(jù)流由類似于 RS232C 中使用的設(shè)備產(chǎn)生。相應(yīng) 的主機設(shè)備應(yīng)包括主處理器和編程器。構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫的過程，就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊， 無紙記錄儀 、無人值守的現(xiàn)場采集站、人機界面等專用設(shè)備。 （ 4） 能夠連接 32 個 RS485 或 RS422 接口設(shè)備。的精度是由制造工藝決定的，一般來說 L。其主要用于油田及石油化工行業(yè)進行油水雙界面的檢測 ， A36W 系列油水雙界面測量儀不僅能測量單一介質(zhì)的單液位、物位，而且一臺油水雙界面測量儀產(chǎn)品能夠同時準(zhǔn)確測量同一工作儲罐內(nèi)分層的兩種不同介質(zhì)的兩個液位，如：原油罐內(nèi)的油位與水位；其產(chǎn)品性能具有其它產(chǎn)品無法實現(xiàn)、無可比擬的優(yōu)越性，此產(chǎn)品主要應(yīng)用于油田的原油沉降罐、分離罐、計量罐等罐群的液位測量和油水界面分析，也廣泛使用于石油、化工、水利、水文檢測、污水處理 、煉鋼廠車間除塵器、加油站、焦煉廠、液化汽廠以及啤酒飲料、食品、制藥等行業(yè)的料位、液位的測量。 （ 2） 將油水界面檢測儀檢測到的數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換串口輸入計算機中。主要利用光纖的傳輸功率隨外界介質(zhì)折射率的變化而變化這一特性來檢測油水界面。我們在振蕩器與電橋之間增加了一個驅(qū)動器，使消耗的 能量得到補充因而會穩(wěn)定加在傳感器的振蕩電壓。這條管道縱向安置在儲油罐上，并覆蓋整個油桶的高度，包含了幾個洞，讓液體進入其內(nèi)部。相比其他技術(shù)，該方案是安全的，且不需要移動任何構(gòu)件。但是，罐底引壓管線 (或介質(zhì)接觸面 )常被沉淀物、粘稠介質(zhì)堵塞，影響壓力傳遞，尤其在寒冷季節(jié)堵塞更加嚴(yán)重，必須定期排污，油水界面測量軟件設(shè)計 5 維護量大。在原油脫水與生產(chǎn)過程中，原油儲罐動態(tài)油水界面的準(zhǔn)確測量關(guān)系到凈油外輸含水率的控制和聯(lián)合站盤庫系統(tǒng)的精確度。 國內(nèi)外油水界面檢測技術(shù)研究 現(xiàn)狀 國外研究狀況 在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初，國外就己經(jīng)出現(xiàn)了關(guān)于油水分離的理論。在整個過程中，都需要進行油水界面的測量。 （ 3）采用 Visual Basic 語言。公開級學(xué)位論文全文電子版允許讀者在校園網(wǎng)上瀏覽并下載全文。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計 （論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 本文通過分析了國內(nèi)外油水界面檢測技術(shù)，利用原油、水、乳化液在介電常數(shù)上的不同用電容 傳感器來實現(xiàn)原油分離罐內(nèi)油水界面的在線檢測，本文詳細(xì)介紹了采用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計系統(tǒng)可視化控制的設(shè)計思想、流程，用戶登錄界面、主控制界面、設(shè)備界面、顯示界面、實時數(shù)據(jù)庫以及運行策略界面的編制，油水界面實時監(jiān)測功能的實現(xiàn)過程， 實驗過程中測量數(shù)據(jù)的記錄 。在這個過程中，對原油層和水層分界面的油水界面測量軟件設(shè)計 2 檢測非常重要。 90 年代中期，曼徹斯特理工大學(xué)的電子工程系成功地研制出了分段電容陣列法，這種方法的電容傳感器不但對傳感器的制作工藝要求很高，而且對安裝維護的要求也很高。 這個問題一直沒有得到很好的解決。 （ 3） 電容式界面檢測儀 圖 12 容界面檢測儀 對圓柱殼金屬容器 ，在其中心豎直插入一根電極，則電極與容器壁之間就可視為一個柱型電容器。兩種傳感器在同一水平面內(nèi)上下運動，提供該液面的信息。該設(shè)備易于維護和安裝，是模塊化的。 這些多參量的測量，是測量的基礎(chǔ)，交流鑒相采樣器是實現(xiàn)的手 段。 第三章， 對油水測量硬件的介紹，其中包括 A36W 型油水界面測量儀的概述，性能和技術(shù)指標(biāo)，以及分段電容傳感器的工作原理，最后是轉(zhuǎn)換串口概述。首先分析前人的成果，研究其優(yōu)點及缺點，然后作出關(guān)于本課題的設(shè)計方向以及設(shè)計重點。 如圖 32 所示， 由單片機構(gòu)成的變送器對各段電容從下至上 逐段進行掃 描檢測，并由軟件對檢測結(jié)果進行分析、判斷、比較、計算 ，并由標(biāo)準(zhǔn) 485 信號或雙 D/AmA變換模塊以兩路各自 4～ 20mA 恒流信號輸出。和 k。 （ 9） 電氣接口： DB9 孔型到 DB9 針型及 RJ45 連接器。 MCGS 用數(shù)據(jù)對象來表述系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。 如圖 49 所示： 油水界面測量軟件設(shè)計 26 圖 49 液位高度動態(tài)顯示 設(shè)備窗口設(shè)置 設(shè)備窗口是 MCGS 系統(tǒng)與作為測控對象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺作業(yè)環(huán)境，負(fù)責(zé)驅(qū)動外部設(shè)備，控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。因此，一臺控制器既可作為從機，也可作為主機，常提供多重的內(nèi)部通道，允許并列處理主機和從機傳輸數(shù)據(jù) 通信協(xié)議詳細(xì)地描述了 ZGL 數(shù)據(jù)的輸入和輸出命令、信息和數(shù)據(jù)，以便第三方使用和開發(fā)。 絕緣層的厚度為 d。 通過 A36W 油水界面檢測儀測得純水產(chǎn)生的輸出值為 3996 左右，同樣方法測得純油產(chǎn)生的輸出值為 310 左右，乳化液產(chǎn)生的輸出值為 400 左右， 為了確定界面的位置，需要判定傳感器所測值的范圍，來確定該傳感器的位置，以此來確定 油，水，乳化液的 位置 ， 這樣對應(yīng)的每個電容傳感器的輸出值就 可以判斷出該傳感器是處于油，水，還是乳化液中，由于 A36W 型油水界面檢測儀是由 22 段電容傳感器組成的， 傳感器制作工藝要求 每個傳感器長度都是 55mm， 所以確定 每段電容傳感器所處的液位的測量值便可以分辨出各相界面的位置 ， 從而可以計算出油水界面 位置 。 當(dāng)某段電極開始進入油水混合層 ,其模型可以分為上下兩層 ,下層為水層 ,上層為油水混合層 ,所形成的電容為上下兩層所形成電容的并聯(lián)。 （ 2） 主站將初始化和控制所有在通信回路上傳遞的信息。運行策略的建立 （ if? then 語句） ，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的打開、關(guān)閉以及設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，油水界面測量軟件設(shè)計 29 從而實現(xiàn)對系統(tǒng)工作過 程精確控制及有序調(diào)度管理的目的。 建立新工程，并對其窗口屬性進行設(shè)置。 組態(tài)軟件通過 I/O 驅(qū)動程序從縣城 I/O 設(shè)備獲得實時數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀的顯示在計算機屏幕上；另一方面按照組態(tài)軟件要求和操作人員的指令將控制數(shù)據(jù)送給 I/O 設(shè)備，對執(zhí)行機構(gòu)實施控制或調(diào)整 控制參數(shù)。信息傳輸方式為異步方式，起始位 1 位，數(shù)據(jù)位 8 位， 停止位 1 位，無校驗；數(shù)據(jù)傳輸缺省速率為 9600b/s。 分段電容傳感器 下面圖 33 為例來介紹一下分段電容傳感器的檢測原理，這是一個 10 段式分段電容傳感器結(jié)構(gòu)簡圖及等效電容圖，只有最上部的電容傳感器沒有完全充滿介質(zhì)，其他傳感器全部都充滿了介質(zhì)，有的充滿了水，有的充滿了原油。 研究中出現(xiàn)問題的解決方案 （ 1） 在油水混合物中，由于密度不同，會形成上層為油層，下層為水層，在實際油田生產(chǎn)過程中，必須要確定油水界面的位置。 （ 3） 選擇處理數(shù)據(jù)的軟件，考慮了三種方案： ①阿爾泰數(shù)據(jù)采集卡軟件，由于上面已經(jīng)提到本試 驗用不到數(shù)據(jù)采集卡，所以不采用這種方案。當(dāng)電流磁場與此浮子磁場相遇時，產(chǎn)生波導(dǎo)扭曲的脈沖，簡稱 “ 回答 ” 脈沖。圖 14 為億科儀器儀表有限公司生產(chǎn)的射頻導(dǎo)納連續(xù)液位計。在此提出了一種可以克服上述弊端的工業(yè)樣機超聲設(shè)備。 油水界面測量軟件設(shè)計 6 近年以微波為基礎(chǔ)的傳感器已被用于乳化液層的檢測。一旦鋼帶斷裂，對大型油罐而言，其維修是極其困難的，因為不僅需要排空罐內(nèi)液體，進罐維修人員還面臨有毒、缺氧、黑暗、易燃易爆等惡劣處境。但是，由于原油與水混合物成分的復(fù)雜性，到目前為止還沒有可以十分有效地應(yīng)用于國內(nèi)各油田的產(chǎn)品推出。因此，在油田原油的生產(chǎn)和儲運過程中，都要求對儲油罐中的油水界面進行檢測。然而這種方法的缺點是開采出的原油的含水率一般都很高，需要采取工藝處理除去其中的氣、水和泥沙等雜質(zhì)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 密 級 學(xué) 號 070233 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目： 油水界面測量 軟件設(shè)計 北京石油化工學(xué)院 學(xué)位論文電子版授權(quán)使用協(xié)議 論文《 油水界面測量軟件設(shè)計 》系本人在北京石油化工學(xué)院學(xué)習(xí)期間創(chuàng)作完成的作品，并已通過論文答辯。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。為了解決這一問題，通常采用向油田內(nèi)注水，使枯竭油層的原 油漂浮起來同時增大壓力進行開采。 油水界面的檢測是原油的開采、脫水、集輸、計量、銷售、煉化等過程中的重要環(huán)節(jié)。雖然油水界面檢測技術(shù)發(fā)展了很多年。但對粘度大的原油，浮子容易被粘結(jié)，尤其當(dāng)液面劇烈波動時，鋼帶隨之劇烈晃動，短期內(nèi)可導(dǎo)致鋼帶的疲勞斷裂。其優(yōu)點是有效地克服了掛油問題，但由于發(fā)送和接收距離限制使其精度下降，并且不能實現(xiàn)儲油罐油量的準(zhǔn)確計量。因此儲油罐中經(jīng)常需要頻繁的維護。它是在傳統(tǒng)電容式液位計的基礎(chǔ)上進行了改進 ,增加了探頭根部抗黏附、抗冷凝的功能，但是該方法僅通過電導(dǎo)率一個參數(shù)很難完全反映油水乳化液的狀態(tài)，這就使射頻導(dǎo)納界面儀無法跟隨乳化帶的變化，在現(xiàn)場應(yīng)用中其 誤差通常為幾十厘米，最大誤差可達 1 米左右，這很難滿足生產(chǎn)要求。由于浮子內(nèi)裝有一組永久磁鐵，所以浮子會同時產(chǎn)生一個磁場。 ②用 485232 轉(zhuǎn)換串口直接將界面測量儀輸出的數(shù)據(jù)采集到 PC 中。計算相關(guān)算法，并利用 MCGS 實現(xiàn)油水界面的檢測 。變送器可以通過軟件判斷方式選擇合適的工作狀態(tài)，無須手動調(diào)節(jié)電位器。 連接上位機的主通信口，采用標(biāo)準(zhǔn)串行 RS485 通訊口，使用接線端子。圖形界面系統(tǒng)用于生成現(xiàn)場過程圖形畫面；實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于實時存儲現(xiàn)場控制點的參數(shù)；第三方程序接口組件用于組態(tài)軟件與氣態(tài)應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；控制功能組件用于生成監(jiān)控所需的控制策略。 界面設(shè)計 建立新工程 在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中生成的文件成為工程文件，后綴為 .mcg，存放于 MCGS 目錄下的 Work 子目錄中，例如， D： \MCGS\Work\油水界面監(jiān)測 .mcg。 油水界面測量軟件設(shè)計 27 圖 410 設(shè) 備窗口設(shè)置 圖 411 通用串口父設(shè)備 0 設(shè)置 圖 412 設(shè)備 0 設(shè)置 油水界面測量軟件設(shè)計 28 圖 413 設(shè)備 0 內(nèi)部屬性設(shè)置 圖 414 設(shè)備 0 調(diào)試結(jié)果 運行策略設(shè)置 所謂“運行策略”，是用戶為實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程自由控制所組態(tài)生成的一系列功能塊的總稱。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）之間傳遞。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。 介電常數(shù)為ε 。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)。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。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。 （ 10） 傳輸介質(zhì) ： 絞線或屏蔽線。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。 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