【正文】 計(jì)。第三章 油水界面系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介 界面檢測(cè)儀圖31油水界面測(cè)量?jī)x示意圖如圖31所示，A36W雙界面型油水界面儀是采用微電容串組合，斷層掃描檢測(cè)技術(shù)研制的一種檢測(cè)容器中油、水、空氣多相界面的液位計(jì)。（3）建立算法，將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐何桓叨?，通過MCGS實(shí)現(xiàn)油水界面的檢測(cè)，并設(shè)計(jì)顯示界面，分別顯示出儲(chǔ)油罐內(nèi)油，水，乳化液的高度。 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(huì)形成上層為油層，下層為水層，在實(shí)際油田生產(chǎn)過程中，必須要確定油水界面的位置。（5）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)研和查閱資料，擬定總體的研究方案。首先分析前人的成果，研究其優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，然后作出關(guān)于本課題的設(shè)計(jì)方向以及設(shè)計(jì)重點(diǎn)。2..（1）首先確定設(shè)計(jì)課題，結(jié)合本專業(yè)知識(shí)選擇與專業(yè)相關(guān)的課題，并根據(jù)要求，采用MCGS實(shí)現(xiàn)油水界面的測(cè)量監(jiān)控。（3）在MCGS中根據(jù)相關(guān)的算法編寫腳本程序，將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為液位高度。圖22 總體流程圖將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與油田采油工藝過程相結(jié)合，可以提高油田采油過程自動(dòng)化檢測(cè)水平，盡可能多地減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，同時(shí)能夠?qū)⒂吞镒铌P(guān)心的一些數(shù)據(jù)如油田日產(chǎn)油量等數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，并能實(shí)時(shí)顯示，便于油田工作人員操作，本課題所要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：（1）通過油水界面檢測(cè)儀檢測(cè)相關(guān)油水界面的數(shù)據(jù)。（4）通過油水界面分離算法，在MCGS軟件中編寫腳本程序，對(duì)采集到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)油水界面的實(shí)時(shí)測(cè)量，進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)。（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(yàn)用不到數(shù)據(jù)采集卡，所以不采用這種方案。（2）關(guān)于實(shí)現(xiàn)油水界面檢測(cè)儀與PC的通訊，有以下兩種方案：①通過數(shù)據(jù)采集卡將數(shù)據(jù)采集到PC中，但是由于界面測(cè)量?jī)x輸出的數(shù)據(jù)本身已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)，所以不用數(shù)據(jù)采集卡處理。第五章， 通過編制的界面完成油水界面測(cè)量實(shí)驗(yàn)的整體過程，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄。第三章， 對(duì)油水測(cè)量硬件的介紹，其中包括A36W型油水界面測(cè)量?jī)x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。 本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本文主要分為以下幾個(gè)部分：第一章， 先提出了本設(shè)計(jì)課題的背景和研究的意義，然后介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)于油水分離研究的現(xiàn)狀和油田原油的生產(chǎn)工藝，界面測(cè)量?jī)x的種類，最后是論文的結(jié)構(gòu)。光纖式界面檢測(cè)儀耐高壓、耐腐蝕、體積小、重量輕、抗電磁干擾、靈敏高、動(dòng)態(tài)范圍大，并且無電火花，適用于易燃易爆場(chǎng)合。（7）光纖式界面檢測(cè)儀圖15光纖液位計(jì)自1990年以來，光纖技術(shù)用于界面檢測(cè)的專利很多，尤以美國(guó)為最。其優(yōu)點(diǎn)是：首先，沒有強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)部件，沒有疲勞，是無損傷性檢測(cè)，壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好；其次，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波的特異性好，不存在干擾；再次，應(yīng)力波的傳播速度不變，僅取決于磁致伸縮材料，與其它因素?zé)o關(guān)。當(dāng)電流磁場(chǎng)與此浮子磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生波導(dǎo)扭曲的脈沖，簡(jiǎn)稱“回答”脈沖。在檢測(cè)儀管外配有浮子，此浮子沿測(cè)量桿隨著油水界面的波動(dòng)而上下移動(dòng)。射頻防護(hù)（內(nèi)置濾波器）：（59″）以外的其它外露傳感器，電纜或輸電線路功率為5W的射頻干擾，該變送器電路具有防護(hù)功能，即使在導(dǎo)電物料中精度不受影響（6）磁致伸縮式界面檢測(cè)儀磁致伸縮式界面檢測(cè)儀的工作原理是磁致伸縮效應(yīng)，其核心的傳感部件是美國(guó)MTS公司發(fā)明的磁致伸縮線。這些多參量的測(cè)量，是測(cè)量的基礎(chǔ)，交流鑒相采樣器是實(shí)現(xiàn)的手段。從電學(xué)角度來看，掛料層相當(dāng)于一個(gè)電阻，傳感器被掛料覆蓋的部分相當(dāng)于一條由無數(shù)個(gè)無窮小的電容和電阻元件組成的傳輸線。第二個(gè)問題是對(duì)于導(dǎo)電物料，傳感器絕緣層表面的接地點(diǎn)覆蓋了整個(gè)物料及掛料區(qū)，使有效測(cè)量電容擴(kuò)展到掛料的頂端，這樣便產(chǎn)生掛料誤差，且導(dǎo)電性越強(qiáng)誤差越大。第一個(gè)問題是物料本身對(duì)傳感器相當(dāng)于一個(gè)電容，它不消耗變送器的能量，（純電容不耗能），但掛料對(duì)傳感器等效電路中含有電阻，則掛料的阻抗會(huì)消耗能量，從而將振蕩器電壓拉下來，導(dǎo)致橋路輸出改變，產(chǎn)生測(cè)量誤差。高頻正弦振蕩器輸出一個(gè)穩(wěn)定的測(cè)量信號(hào)源，利用電橋原理，以精確測(cè)量安裝在待測(cè)量容器中的傳感器上的導(dǎo)納，在直接作用模式下，儀表的輸出隨物位的升高而增加。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(jì)。（5）射頻導(dǎo)納界面儀射頻導(dǎo)納界面儀以射頻阻抗理論為基礎(chǔ)，通過被測(cè)介質(zhì)呈現(xiàn)的阻抗特性反映油水界面位置，由于其具有測(cè)量范圍大、可以克服礦化度和掛油影響等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。該裝置由28個(gè)傳感器組成，它們分別單獨(dú)以多種方式被激活，以避免串?dāng)_問題。該設(shè)備易于維護(hù)和安裝，是模塊化的。這里包括了28個(gè)高頻超聲換能器，每個(gè)傳感器包括感應(yīng)器和他的相應(yīng)的電子產(chǎn)品。由于液體流動(dòng)使測(cè)量設(shè)備移動(dòng)，因此，這些管道內(nèi)液體將提供相應(yīng)的液位，和在儲(chǔ)油罐縱向位置的液體密度。石油領(lǐng)域中，這種設(shè)備用于過程控制，如界面檢測(cè)設(shè)備或儲(chǔ)油罐中插入具有特殊管道的乳化液檢測(cè)設(shè)備。 整個(gè)系統(tǒng)是模塊化的由一維數(shù)組的超聲換能器組成，他們通過不銹鋼屏蔽線以鏈的方式連接到一起，嵌入式發(fā)射機(jī)是基于計(jì)算機(jī)（RISC）處理器執(zhí)行控制，數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)模式識(shí)別任務(wù)。在此提出了一種可以克服上述弊端的工業(yè)樣機(jī)超聲設(shè)備。另一個(gè)缺點(diǎn)是傳感器和內(nèi)壁之間的連接松散，較薄的油插入他們之間，使得傳感器的不能移動(dòng)。原因之一是接收超聲波的傳感器產(chǎn)生相對(duì)較弱的回波信號(hào)，如果他們的分離距離超過幾米超聲波很難到達(dá)發(fā)射器。兩種傳感器在同一水平面內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，提供該液面的信息。在高儲(chǔ)油罐中，超聲波傳感器的角度（通常多于3度）所引起的誤差可以忽略不計(jì)。不過，該設(shè)備沒有擴(kuò)展到工業(yè)儲(chǔ)油罐，因?yàn)槌暡ㄍㄟ^三種不同的介質(zhì)（如從硅油到金屬U型管的目標(biāo)液體）時(shí)將會(huì)嚴(yán)重的衰減。該器件測(cè)試通過縱向介質(zhì)面的超聲波的傳播速度，測(cè)試的位置不同，介質(zhì)組成也不同。因此國(guó)外提出了一種新的以超聲波為基礎(chǔ)，用于多層液面測(cè)量（MLLM）的硬件裝置。近年以微波為基礎(chǔ)的傳感器已被用于乳化液層的檢測(cè)。（4）雷達(dá)／超聲波式界面檢測(cè)儀該方法將超聲波發(fā)生器和接收器放入油罐中，利用超聲波在油和水中傳播速度的不同來測(cè)量界面位置。這種方法靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，其中電容測(cè)試轉(zhuǎn)換電路的抗干擾性能是關(guān)鍵的。（3）電容式界面檢測(cè)儀圖12容界面檢測(cè)儀對(duì)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(gè)柱型電容器。利用內(nèi)含填充液(如硅油)的引壓管線，能防止引壓管線堵塞，但發(fā)蘭取壓面壓力膜片仍會(huì)受到高粘度、易結(jié)晶液體的粘結(jié)和沖擊等因素的不利影響而使其壽命和測(cè)量精度降低。另外，該方法屬于間接測(cè)量方法，測(cè)量精度受液體密度的影響，而分離罐中原油密度受水份、含水率、溫度及壓力的影響會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致界面檢測(cè)出現(xiàn)誤差。差壓式界面檢測(cè)儀完全在罐外安裝，易于維護(hù)。（2）差壓式界面檢測(cè)儀差壓式界面檢測(cè)儀是根據(jù)壓力差原理工作的，不同界面高度會(huì)導(dǎo)致液體密度不同，儀表的兩個(gè)差壓變送器檢測(cè)到的壓差就不同。一旦鋼帶斷裂，對(duì)大型油罐而言，其維修是極其困難的，因?yàn)椴粌H需要排空罐內(nèi)液體，進(jìn)罐維修人員還面臨有毒、缺氧、黑暗、易燃易爆等惡劣處境。浮子法簡(jiǎn)單易行，有一定的精度。當(dāng)浮子隨著界面升降時(shí)，彈簧馬達(dá)隨之正反轉(zhuǎn)，這樣就將界面高度轉(zhuǎn)換成了馬達(dá)的轉(zhuǎn)角信號(hào)，繼而轉(zhuǎn)變成電信號(hào)進(jìn)行處理、顯示。這個(gè)問題一直沒有得到很好的解決。由于上述原因，在原油生產(chǎn)過程中，原油儲(chǔ)罐油水界面的準(zhǔn)確檢測(cè)一直沒有很好的方法。由于原油儲(chǔ)罐油和水可以組成不同形態(tài)的油水乳化液，在界面處形成一個(gè)乳化帶，乳化帶的寬度和狀態(tài)是隨機(jī)變化的，而普通的界面儀無法準(zhǔn)確測(cè)量油水界面和乳化帶的寬度。目前油田含油廢水處理的重要性日益受到關(guān)注與重視，污水中的油的再次分離回收以及提高污水的排放指標(biāo)已成為重要的能源問題和環(huán)境問題。目前，已有不少可以小規(guī)模應(yīng)用于特定油田的技術(shù)出現(xiàn)，并且也相繼出現(xiàn)了一批專門制造這一類檢測(cè)儀器的公司，如北京創(chuàng)新思成科技有限公司、山東力創(chuàng)、蘭州科慶儀表公司等。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(guó)內(nèi)各油田的產(chǎn)品推出。重力法的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)在于原油與水的界面檢測(cè)技術(shù)，即油水界面檢測(cè)技術(shù)。 國(guó)內(nèi)研究狀況在國(guó)內(nèi)，由于起步比較晚，油水分離技術(shù)依然處于初始的研究階段，目前依然普遍采用傳統(tǒng)的重力油水分離方法。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(duì)傳感器的制作工藝要求很高，而且對(duì)安裝維護(hù)的要求也很高。這一時(shí)期的典型產(chǎn)品是美國(guó)VAREC公司生產(chǎn)的2500型鋼帶浮子液位計(jì)和6500型伺服式液位計(jì)，荷蘭NRAF公司的SH型伺服動(dòng)力液位計(jì)等。60年代末至80年代初，國(guó)外主要研制和使用的是各種鋼帶浮子液位計(jì)，大多都是對(duì)每個(gè)油罐進(jìn)行獨(dú)立安裝，現(xiàn)場(chǎng)顯示，這類儀表的主要缺點(diǎn)是機(jī)械摩擦影響了計(jì)量精度，浮子在滑動(dòng)桿上容易被敷住。為了滿足油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際需要，迫切需要結(jié)合國(guó)內(nèi)原油的特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際，將高新技術(shù)引入到原油儲(chǔ)罐內(nèi)油水界面檢測(cè)的研究開發(fā)中，研制出新型、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好的高品質(zhì)油水界面檢測(cè)儀器，從而解決目前各種油水界面檢測(cè)過程中存在的問題，從根本上提高我國(guó)油水界面的檢測(cè)技術(shù)水平。準(zhǔn)確地檢測(cè)油罐內(nèi)油水界面是實(shí)現(xiàn)原油分離灌自動(dòng)放水的重要保障，也是儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)管理和計(jì)算原油儲(chǔ)量的主要依據(jù)，在自動(dòng)化技術(shù)中占有著重要的位置。因此，在油田原油的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過程中，都要求對(duì)儲(chǔ)油罐中的油水界面進(jìn)行檢測(cè)。因此，針對(duì)國(guó)內(nèi)原油生產(chǎn)的特點(diǎn)，研究出適合國(guó)內(nèi)原油的油水界面檢測(cè)技術(shù)，開發(fā)出高品質(zhì)的儀器儀表，使國(guó)內(nèi)原油分離灌內(nèi)油水界面的測(cè)量技術(shù)邁入一個(gè)新臺(tái)階，具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。如今國(guó)內(nèi)許多油田依然采用原始的人工方法進(jìn)行檢測(cè)，勞動(dòng)效率非常低下。在這個(gè)過程中，對(duì)原油層和水層分界面的檢測(cè)非常重要。因此，只有隨時(shí)將儲(chǔ)油罐中的水排出去，才能夠充分利用儲(chǔ)油罐的容量，處理成低含水率的成品原油。而油水界面的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)對(duì)油品的含水率、污水回收及處理成本都是極為關(guān)鍵的。在聯(lián)合站，經(jīng)過計(jì)量、加熱，然后將原油送至一級(jí)沉降罐(在一級(jí)沉降罐內(nèi)原油常年保持在60 ℃左右)，經(jīng)過沉降分離后送至中間罐，經(jīng)過脫水泵脫水，再經(jīng)過二次加熱進(jìn)入二級(jí)沉降罐(在二級(jí)沉降罐內(nèi)原油常年保持在80 ℃左右)，分離后的原油進(jìn)入電脫水器進(jìn)行最后的處理，達(dá)到含水率標(biāo)準(zhǔn)(﹤%) 后，最后送到成品油儲(chǔ)罐。在油田生產(chǎn)過程中，油水分離是原油加工中極為重要的環(huán)節(jié)。然而這種方法的缺點(diǎn)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)。特別是到了油田開采的中后期，原油不能像初期開采時(shí)那樣，在巖石下受到很大的壓力自己就噴出來。然而石油從開采出來到分離、提煉，再到工業(yè)、生活的生產(chǎn)、消費(fèi)卻是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，僅原油的開采就是一道紛繁復(fù)雜的工序。measurement datacontrol interface, Device Interface，Display Interface,Realtime database,Operating Strategy.functionality in well as the draw of Usercontrol, configurationdielectric constant in oil, water, emulsion to achieve the line detection of oilwater interface in crude oilinterface detection technology. using thethe domestic and international 本文通過分析了國(guó)內(nèi)外油水界面檢測(cè)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(shí)現(xiàn)原油分離罐內(nèi)油水界面的在線檢測(cè)，本文詳細(xì)介紹了采用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)可視化控制的設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫以及運(yùn)行策略界面的編制，油水界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)過程，實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量數(shù)據(jù)的記錄。（6） 第1516周，準(zhǔn)備PPT，答辯。應(yīng)提交：（1）畢業(yè)實(shí)習(xí)日記、報(bào)告；（2）開題報(bào)告；（3）2萬字符的外文翻譯和英文資料；（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，包括中文綜述、設(shè)計(jì)詳細(xì)說明書；（5）油水界面計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件和源程序；（6）油水界面測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1） MCGS組態(tài)軟件教程（2） （3）迪陽公司型號(hào)為DYUSB2008多功能采集卡使用光盤資料（1） 第3周完成文獻(xiàn)綜述、外文翻譯、開題報(bào)告初稿，檢查所查文獻(xiàn)資料，應(yīng)查閱25篇以上，英文5篇（2） 第4周學(xué)生完成開題報(bào)告，總體方案，并將開題報(bào)告上傳至管理系統(tǒng)，進(jìn)行開題報(bào)告答辯（3） 第7周中期檢查：文獻(xiàn)綜述，外文翻譯，教師指導(dǎo)記錄，學(xué)生工作日記，階段設(shè)計(jì)結(jié)果（初步的圖紙、論文、程序、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等），學(xué)院根據(jù)管理系統(tǒng)強(qiáng)化管理并抽查部分學(xué)生。4. 主要內(nèi)容與要求（含原始數(shù)據(jù)及應(yīng)提交的成果）主要參數(shù)：（1） （2）迪陽公司型號(hào)為DYUSB2008多功能采集卡。 院系名稱： 機(jī)械工程學(xué)院 作者簽名： 學(xué) 號(hào)： 070233 2011 年 6 月 19北 京 石 油 化 工 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）任 務(wù) 書學(xué)院（系）機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師/職稱 張寶生/ 副教授 （論文）題目油水界面測(cè)控軟件設(shè)計(jì)：2011年 2月21日 至 2011年6月10日3. 課題簡(jiǎn)介油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)迫切需要測(cè)量精度高,抗干擾能力強(qiáng)的油水界面監(jiān)測(cè)儀,現(xiàn)有的儀表均不夠理想，目前我國(guó)應(yīng)用在原油儲(chǔ)罐(特別是一次沉降罐) 和污水處理中的油水界面儀不能完全滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求，迫切需要研究能適應(yīng)油田現(xiàn)場(chǎng)需要的油水界面檢測(cè)技術(shù)。公開級(jí)學(xué)位論文全文電子