油水分离液体界面控制系统.doc

北京石油化工学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称：油水界面测量试验系统设计 题目类型： 实验 学生姓名： 董倩 专 业： 测控技术与仪器 学 院： 机械工程学院 年 级： 06级 指导教师： 张宝生 2010 年 3 月 15 一、 选题背景、研究意义及文献综述1选题背景在油田生产中，开采出的原油在采油计量站进行计量后进入联合站。经过计量、加热,进入一级沉降罐,沉降分离后送至中间罐,经过脱水泵脱水、二次加热后进入二级沉降罐,分离后的原油进入电脱水器进行最后的处理,达到含水率标准(0.5%)后,最后送到成品油储罐。在整个过程中,都需要进行油水界面的测量，这对油品的含水率、处理过程的监控和生产成本的控制都是非常关键的。为实现油水分离，需要知道储罐内原油及水的准确位置,通过对油水分界面位置的准确监测,及时调整排水量及排油量,如果控制不当不但会造成生产的浪费和环境污染，还会存在冒罐等安全隐患，因此油水界面检测是实现油水分离、储油罐水位自动控制非常重要的环节,但目前所用的油水界面仪在实际生产中都存在各种问题，不能完全适应现场的需要。在油田油水界面仪的使用过程中,接触的介质多为处于5580之间的油水混合物，由于油和水可以组成不同形态的油水乳化液，在界面处形成宽度和状态随机变化的乳化带，且原油含水率、黏度、沥青的浓度、矿物质的含量等参数都会影响该过渡带的稳定性，导致普通界面测量仪在测量时会产生较大误差甚至不能使用,因此对原油储罐油水界面的准确检测一直没有很好的方法。近年来，随着国内外生产过程自动化水平的不断提高，各国的油田工作者也先后研制出了基于不同原理的油水界面自动检测装置。当前，国内外油罐液位测量仪表根据测量方式的不同，可分为接触式和非接触式两种类型，其中测量原油中含水量的方法也是各种各样。目前，常用的在线检测方法有: 射线法、电容法、射频法、短波法及微波法等。在19世纪末20世纪初，国外就己经出现了关于油水分离的理论。60年代末至80年代初，国外主要研制和使用的是各种钢带浮子液位计，大多都是对每个油罐进行独立安装，现场显示，这类仪表的主要缺点是机械摩擦影响了计量精度，浮子在滑动杆上容易被敷住。随着对计量精度要求的不断提高，出现了伺服式液位计，由于其使用了伺服马达，消除了因机械摩擦而引起的误差，提高了灵敏度，其液位的计量精度也得到极大地提高。这一时期的典型产品是美国VAREC公司生产的2500型钢带浮子液位计和6500型伺服式液位计，荷兰NRAF公司的SH型伺服动力液位计等。德国的ENRAF一ONIUS公司于80年代末期推出了串式电容物位测量系统，该系统采用多级串式电容液位传感器。90年代中期，曼彻斯特理工大学的电子工程系成功地研制出了分段电容阵列法，这种方法的电容传感器不但对传感器的制作工艺要求很高，而且对安装维护的要求也很高。近几年，美国研制出了磁致伸缩液位计，这种传感器同时可以测温，具有很高的测量精度，但是它的致命缺点是不适合测量粘稠的原油。在国内，由于起步比较晚，油水分离技术依然处于初始的研究阶段，目前依然普遍采用传统的重力油水分离方法。重力分离法原理简单、成本低，目前不但在国内，在世界上也是最主要的油水分离方法。重力法的关键技术和难点在于原油与水的界面检测技术，即油水界面检测技术。虽然油水界面检测技术发展了很多年，但是，由于原油与水混合物成分的复杂性，到目前为止还没有可以十分有效地应用于国内各油田的产品推出。近些年随着大庆油田等国内大型油田都己经临近了枯油期，原油中的水分含量也越来越高，油田迫切需要能有效地解决油水分离的一种技术，因此不断地加大对该技术的资金投入，同时业内人士们的不断关注和油水界面检测技术的不断发展，推动了油水界面检测技术的迅速发展。目前，已有不少可以小规模应用于特定油田的技术出现，并且也相继出现了一批专门制造这一类检测仪器的公司，如北京创新思成科技有限公司、山东力创、兰州科庆仪表公司等。而且检测手段和方法也得到了长足的发展，目前，不但有传统的电容式、电极式、放射线式、机电式和浮球式等;超声波探测技术、射频技术和光纤技术等新技术也开始尝试应用于油水界面的检测中，并且已经取得了一定的成果。2.研究意义石油是现代社会应用得最为广泛的能源物质之一，然而石油从开采出来到分离、提炼，再到工业、生活的生产消费，却是一个极其复杂的过程，仅开采原油就是一道非常复杂的工序。随着原油的开采，油井内会伴随着有大量的水和气同时产出，即实际开采出来的是油、气、水的混合物，有时还会伴随有少量的泥沙。一般说来，除去原油中的泥沙和气体是比较容易的，而除去其中的水却是一个很复杂的过程，相应地也就产生了油水的检测与分离技术。由于原油的生产过程中面临着这样的一个难题，特别是在原油的采收和储运过程中，油中的水分会沉降在储油罐的底部，占据大量的容积。因此，只有随时将储油罐中的水排出去，才能够充分利用储油罐的容量，处理成低含水率的成品原油。因而，必须将开采出来的油水混合物送入油水分离罐中静置一定的时间，由于油和水的比重不同，在重力的作用下，混合物中的小水滴将会汇聚成大水珠，进而沉淀到分离罐的底部，其中的油层则浮于水层的上面，再通过对分离灌内水层和原油层的分别引出，就实现了油水分离的目的。在这个过程中，对原油层和水层分界面的检测非常重要。国外虽然有较成型的仪器，但其昂贵的价格令人望而却步。如今国内许多油田依然采用原始的人工方法进行检测，劳动效率非常低下。国内先后也开发出多种不同形式的油水界面检测仪器，投入使用后，虽然取得了一定的效果，但由于工艺和技术水平等各方面的原因，其稳定性、准确性、实时性、可靠性及成本情况难以适应国内原油生产的实际要求。因此，针对国内原油生产的特点，研究出适合国内原油的油水界面检测技术，开发出高品质的仪器仪表，使国内原油分离灌内油水界面的测量技术迈入一个新台阶，具有重要的社会意义和经济意义。油水界面的检测是原油的开采、脱水、集输、计量、销售、炼化等过程中的重要环节。因此，在油田原油的生产和储运过程中，都要求对储油罐中的油水界面进行检测。准确地对原油储油罐内油水界面进行检测，及时地反映原油储罐中油水界面的状态，对管理部门减少能耗、降低成本、实现油田的自动化管理起着重要作用。准确地检测油罐内油水界面是实现原油分离灌自动放水的重要保障，也是储运系统管理和计算原油储量的主要依据，在自动化技术中占有着重要的位置。油水界面检测技术，在原油的开采、加工、储运等过程中都起着重要作用。为了满足油田现场生产的实际需要，迫切需要结合国内原油的特点和生产实际，将高新技术引入到原油储罐内油水界面检测的研究开发中，研制出新型、准确度高、稳定性好的高品质油水界面检测仪器，从而解决目前各种油水界面检测过程中存在的问题，从根本上提高我国油水界面的检测技术水平。3.文献综述目前油田含油废水处理的重要性日益受到关注与重视 ,污水中的油分的再次分离回收以及提高污水的排放指标已成为重要的能源问题和环境问题。在原油脱水与生产过程中,原油储罐动态油水界面的准确测量关系到净油外输含水率的控制和联合站盘库系统的精确度。由于原油储罐油和水可以组成不同形态的油水乳化液 ,在界面处形成 一个乳化带 ,乳化带的宽度和状态是随机变化的,而普通的界面仪无法准确测量油水界面和乳化带的宽度。另外,乳化带是一个随机的、复杂的过渡带,含水率、私度 、沥青的浓度、矿物质的含量：界面的弹性 、压力等参数都会影响该过渡带的稳定性。由于上述原因,在原油生产过程中,原油储罐油水界面的准确检测一直没有很好的方法。日前很多原油储罐仍然使用手工检测界面,通过测量电导率的变化确定油水界面的位置 ,但此方法只能大致估计油水界面的位置和乳化带宽度。目前油水界面仪可以分为以下几种（l）电容式界面仪图1.A34W油水界面仪电容物位计传统的电容式界面仪主要依据电介质变化引起电容变化的原理，通过直接测量不同高度电容或电阻的值来去确定界面，该方法应用范围较小，它不能反映油水乳化带的状态信息，由于挂油的影响，维护操作较为困难。目前市场上出现了经过改进的分段式电容界面仪，能够较为准确的检测乳化带的状态信息。但是，如何克服挂油对测量精度影响是急待解决的问题。如图1为北京英泰德科技有限责任公司生产的A34W油水界面仪电容物位计。图1 A34W油水界面仪电容物位计。品牌intaide型号A34W A36W测量范围10M测量精度0.5输出信号4-20（mA）介质压力32（MPA）介质温度180（）供电电压24VDC适用范围油水混合液,油水分界面测量产品用途A34/36W油水界面仪是采用微电容串组合，断层扫描检测技术研制的一种检测容器中油、水、空气多相界面的液位计。其主要用于油田及石油化工行业进行油水双界面的检测。A34W为单界面型，A36W为双界面型.产品特点多段100mm微电容串组合电极，复聚四氟乙烯护管。可任意弯曲， 便于运输和安装，可带料安装，精度高达0.1较强的耐腐蚀能力智能化自校正.技术参数由多段检测高度为100mm的微电容串组合而成的检测探极（传感器）与装在探极顶部的在线自校正式双界面液位变送器共同组成液位计。其检测的水面与油面高度以两组4-20mA信号分别输出，可远传至微机或二次显示仪表进行显示和控制。适用介质：各种液体 防爆等级：ExibIIBT4 工作温度：-40+80专用安全栅输入电压：DC24V 变送器输出：两路420mA 探极与罐壁距离：小于1米（过大应考虑加辅助电极）)变送器工作电压：DC12V（由专用安全栅供电） 有效检测范围（量程）：010米(其它量程可另行定制） （2）差压式界面仪图2陶瓷差压液位计由于油水密度不同，可以通过检测不同位置的压力以反映储油罐不同位置的油水混合物密度，从理论上来讲，通过水和油的密度关系不但可以测量界面位置，还可以计算出不同位置的含水。然而，在实际生产过程中发现，目前市场上适用于储油罐测量的压力表很难满足精度要求，同时，由于矿化度、破乳剂、各种聚合物的影响，油和水的密度很接近(特别对于稠油而言)，油的密度也是变化的，而且这一变化很难在仪表中进行实时的补偿。图2为ITT飞力泵业有限公司生产的陶瓷压差液位计（LS-100）。LS-100是一种陶瓷压差式液位计，悬挂安装在液体里能够耐受5倍的过压。其壳体材质为316不锈钢内置CCS陶瓷传感器。从而将坚固性和高性能有机地结合在一起。其输出为4-20MA直流电流，与测量液位成正比。LS-100可以应用于：污水，泥浆或粘性液体中。能够承受苛刻的环境要求。（3）超声波界面仪该方法将超声波发生器和接收器放入油罐中，利用超声波在油和水中传播速度的不同来测量界面位置。其优点是有效地克服了挂油问题，但由于发送和接收距离限制使其精度下降，并且不能实现储油罐油量的准确计量。近年以微波为基础的传感器已被用于乳化液层的检测。但此系统很昂贵，此外微波的高能量使得该技术不适合检测可燃液体。因此国外提出了一种新的以超声波为基础，用于多层液面测量（MLLM）的硬件装置。超声波检测系统包括一对位于充满硅油的U形管上层的超声换能器，超声波通过液体传送到可移动的不锈钢镜子，这个镜子作为超声波的反射器。该器件测试通过纵向介质面的超声波的传播速度，测试的位置不同，介质组成也不同。相比其他技术，该方案是安全的，且不需要移动任何构件。不过，该设备没有扩展到工业储油罐，因为超声波通过三种不同的介质（如从硅油到金属U型管的目标液体）时将会严重的衰减。此外，频率较高的超声波信号用于乳化液层的检测。在高储油罐中，超声波传感器的角度（通常多于3度）所引起的误差可以忽略不计。 多层界面检测设备包括两个分别位于纵向位置的超声波传感器（分别是发射器和接收器），分别检测储油罐内油和水之间乳化液的高，低液面。两种传感器在同一水平面内上下运动，提供该液面的信息。但是该系统不适合在相对较高的储油罐内运动（即高于3米的油桶）。原因之一是接收超声波的传感器产生相对较弱的回波信号，如果他们的分离距离超过几米超声波很难到达发射器。此外，该系统使用频率相对较低的超声波（即低于180KHZ），从而影响测量精度并阻碍设备检测。另一个缺点是传感器和内壁之间的连接松散，较薄的油插入他们之间，使得传感器的不能移动。因此储油罐中经常需要频繁的维护。在此提出了一种可以克服上述弊端的工业样机超声设备。该系统不包括任何移动部件，在油桶中以多种方式，在不同高度传递超声波，可以检测工业油桶乳化液中的液面。 整个系统是模块化的由一维数组的超声换能器组成，他们通过不锈钢屏蔽线以链的方式连接到一起，嵌入式发射机是基于计算机（RISC）处理器执行控制，数据采集，实时模式识别任务。在夏季，这种设计的可以持续在70度高温储油罐内工作。石油领域中，这种设备用于过程控制，如界面检测设备或储油罐中插入具有特殊管道的乳化液检测设备。这条管道纵向安置在储油罐上，并覆盖整个油桶的高度，包含了几个洞，让液体进入其内部。由于液体流动使测量设备移动，因此，这些管道内液体将提供相应的液位，和在储油罐纵向位置的液体密度。如图3为乳化液层检测系统地硬件设备，这一设备被插入立罐，在纵向位置上由两个平行的不锈钢组成的，并且相互之间分隔5厘米。这里包括了28个高频超声换能器，每个传感器包括感应器和他的相应的电子产品。 图3乳化液层检测系统硬件在这个项目中，设计超声波工业设备，实施，并实时精确的检测6米储油罐的乳化液层。该设备易于维护和安装，是模块化的。该设备的所有物理部件都是不锈钢的，可以提供更好的抗腐蚀性。该装置由28个传感器组成，它们分别单独以多种方式被激活，以避免串扰问题。随着将来的工作，该设备将得到改善，以提供乳化液的液体组成，检测油桶中存在的沙沉积物，在不同情况下改善或验证设备的可靠性。（4）射频导纳界面仪图4射频导纳连续液位计射频导纳界面仪以射频阻抗理论为基础，通过被测介质呈现的阻抗特性反映油水界面位置，由于其具有测量范围大、可以克服矿化度和挂油影响等优点而应用广泛。它是在传统电容式液位计的基础上进行了改进,增加了探头根部抗黏附、抗冷凝的功能，但是该方法仅通过电导率一个参数很难完全反映油水乳化液的状态，这就使射频导纳界面仪无法跟随乳化带的变化，在现场应用中其误差通常为几十厘米，最大误差可达1米左右，这很难满足生产要求。图4为亿科仪器仪表有限公司生产的射频导纳连续液位计。 基本原理射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料性能更好，工作更可靠，测量更准确，适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”由阻抗成份，容性成份，感性成份综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频电流测量导纳的方法。高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以精确测量安装在待测量容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高而增加。 对一个强导电性物料的容器，由于物料是导电的，接地点可以被认为在传感器绝缘层的表面，对仪表传感器来说仅表现为一个电容和电阻组成的复阻抗，从而引起两个问题。 第一个问题是物料本身对传感器相当于一个电容，它不消耗变送器的能量，（纯电容不耗能），但挂料对传感器等效电路中含有电阻，则挂料的阻抗会消耗能量，从而将振荡器电压拉下来，导致桥路输出改变，产生测量误差。我们在振荡器与电桥之间增加了一个驱动器，使消耗的能量得到补充因而会稳定加在传感器的振荡电压。 第二个问题是对于导电物料，传感器绝缘层表面的接地点覆盖了整个物料及挂料区，使有效测量电容扩展到挂料的顶端，这样便产生挂料误差，且导电性越强误差越大。 但任何物料都不是完全导电的。从电学角度来看，挂料层相当于一个电阻，传感器被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小的电容和电阻元件组成的传输线。根据数学理论，如果挂料足够长，则挂料的电容和电阻部分的阻抗和容抗数值相等，因此用交流鉴相采样器可以分别测量电容和电阻。测量的总电容相当于C + C 在减去与C 相等的电阻R，就可以获得物位真实值，从而排除挂料的影响。这些多参量的测量，是测量的基础，交流鉴相采样器是实现的手段。由于使用了上述技术，使得射频导纳技术在现场应用中展现出非凡的生命力。系统性能指标输出：420mA 供电：1535VDC 温度影响：0.25%/30（54） 精度：1%（标准条件下） 最大回路负载：24VDC时450响应时间：0.530秒可调（90%量程变化） 安装：可选垂直或倾斜安装 防爆区域等级：ExiaIICT4 电器接口：3/4NPT电路单元外壳防护：符合IP67防护标准 安全栅：内置限流，三重限压防护安全栅过程连接：NPT螺纹安装（标准），法兰安装（可选）静电火花防护（对传感器）：抗1000V浪涌冲击环境温度：-40+75（-40167） 储存温度：-40+85（-40185）分体电缆长度：5m（标准）（197），0.1（3.9）50m（1968.5）（可选）50m（1968.5）100m（3937）向厂家咨询输出方式：可现场设置为物位方式（其故障保险方式为LLFS）或距离方式（其故障保险方式为HLFS）量程：最大20，000PF（当设电阻分量为无穷大时，可使用电容量表示），最大距离约为1000米（39370）（使用不同传感器最大测量量程并不一样）射频防护（内置滤波器）：对于来自1.5米（59）以外的其它外露传感器，电缆或输电线路功率为5W的射频干扰，该变送器电路具有防护功能，即使在导电物料中精度不受影响（5）浮球式液位界面计浮球式液位界面仪是基于力学平衡原理进行工作的,液体分界面的变化导致浮力的变化,从而用来检测液体的界面。优点是线性度较好、可以实现液位和界面同时检测, 在污水沉降罐等开式容器中使用效果较好。缺点是由于其存在机械滑动部分,因季节或油的黏稠度变化而经常卡死而导致输出不准、上报数据错误，不适于油田油水分离器和电脱水器等密闭脱水设备。图5为北京铁强科技发展有限公司生产的磁浮球物位计。主要原理磁浮球液位计（液位开关）结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串联入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。该液位计可以直接输出电阻值信号，也可以配合使用变送模块，输出电流值（420mA）信号；同时配合其他转换器，输出电压信号或者开关信号，从而实现电学信号的远程传输、分析与控制。图5 磁浮球液位计适用范围及特点本产品是在借鉴国内外同类产品，积极吸收、揉合众多同类产品的优点，通过公司技术人员大胆改进原有产品结构的基础上精心设计而成的。采用优质磁体和进口电子元件，使产品具有：结构简单、使用方便、性能稳定、使用寿命长、便于安装维护等优点。几乎可以适用与各种工业自动化过程控制中的液位测量与控制，可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与监测。主要技术参数正常工作条件：环境温度：-2080；相对湿度：5%100%（包括直接湿）；环境压力：86kPa108 kPa；工作压力（MPa）：常压、1、2等；插入深度（mm）2006000，超过6000mm的可选择柔性连杆测量范围（mm）85840；盲区：66120mm（以水为介质）；介质温度：-20125；介质粘度：0.05 PaS；介质密度：0.350.5 g/cm3、0.50.75 g/cm3、0.751.5 g/cm3；防爆标志：ExdCT6、ExdCT5；外壳防护等级：IP65（6）光纤式油水界面仪光纤油水界面监控仪是根据光纤的传输功率随外界介质折射率的变化而变化这一特性而工作的，具有灵敏度高, 现场不带电, 安全可靠的优点，但是由于适应不了罐内温度高、腐蚀性强等复杂的工况,导致无法应用于原油储罐的油水界面测量。图6为成都广亚科技有限公司生产的光纤液位计。图6光纤液位计应用领域储油罐液位和容量监测；液体溢出和渗流的预警和探测；易燃、易爆液体液位及容量检测；有毒液体液位及容量检测；水库、江河的水位远距离检测；（7）短波吸收界面仪该仪表是基于介质对短波吸收的理论,将电能以电磁波的形式辐射到以乳化液状态存在的油水介质中,依据油水吸收电能的差异来检测两种介质的含量。通过对油水含量的测量,来检测油水界面。但是现阶段的短波界面仪,由于标定和使用中容易出现过度灵敏和迟滞,生产状况下调试精度不高,阻碍了界面仪的使用。图7为北京瑞普阿四克仪表有限公司生产的脉冲雷达液位仪。图7脉冲雷达液位仪工作原理雷达物位计天线发射极窄的微波脉冲，这个脉冲以光速在空间传播，碰到被测介质表面，其部分能量被反射回来，被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。由于电磁波的传播速度极高，发射脉冲与接受脉冲的时间间隔很小（纳秒量级）很难确认。GDUL5X系列雷达物位计采用一种特殊的相关解调技术，可以准确识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔，从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离。特点由于采用了先进的微处理器和独特的EchoDiscovery回波处理技术，雷达物位计可以应用于各种复杂工况。 “虚假回波学习”功能使得仪表在多个虚假回波的工况下，可正确地确认真实回波，获得准确的测量结果。 多种过程连接方式及天线型式，使得GDUL5X系列雷达物位计适于各种复杂工况。如：高温、高压及小介电常数介质的测量等。 采用脉冲工作方式，雷达物位计发射功率极低，可安装于各种金属、非金属容器内，对人体及环境均无伤害。图8油水界面监测仪工作系统示意图由于油水界面监控仪在原油生产中的重要性，因此受到业界的高度重视，但我国界面监控仪的研究还较为落后，目前迫切需要研究能适应油田现场的油水界面检测技术。从国内外对界面分析仪的研究和现场应用来看，分段式电容测量方法具有很大潜力，它通过在线检测介质(油和水)介电常数的方法，把储油罐内油水界面的动态变化转换为电信号的变化，并对不同层面液体的电容进行扫描检测，然后将检测结果转换成数字量送到单片机进行处理，从而达到对储油罐内油水界面实时监控的目的，如果以该测量方法为基础，采用新的信号处理手段如时域介电谱分析技术、小波变换、多层BP神经网络模式识别技术来克服挂油、矿化度、破乳剂、温度等干扰因素的影响问题，将有助于原油储罐油水界面检测问题的解决。时域介电谱法与研究原子、电子和分子极化的IR、可见光、U.V等光谱方法类似，也是一种利用电磁波对物质体系进行内部“透视”的方法，在石油、化工、生物等领域有着广泛的应用。目前在油水乳化液领域的应用主要集中在微乳液，对于复杂油水乳化液的研究较少，但油水界面仪并不要求具体分析乳化带的结构、成分之间的相互作用等信息，因此在满足对油水界面及乳化带的宽度、状态等信息进行测量的同时，利用其“透视”能力能较好的解决挂油问题。基于上述方法能够克服矿化度、温度、压力等外界因素的干扰，有效地提高测量的准确性和精度，对油田的原油生产、储运、加工、计量都有广泛的意义，同时对于时域介电谱计算方法的理论研究和油品含水率的测定研究也具有积极意义。图8所示为油水界面监测仪工作系统示意图，其具体的工作过程描述如下：（1）首先该油水界面智能监测仪通电运行后，启动进油泵，并打开进油阀门，将待处理的油水混合物用泵抽进搅拌油罐中，注入过程结束后关闭进油泵，启动搅拌电机，将液体充分搅拌。（2）将搅拌完的液体通过导管运送到监测的油桶中，静置一段时间。罐中原油与水的混合物经过一定时间的静置后，由上倒下分别分成了空气层、原油层，乳化液层和水层，如图9所示。 图9：液体在储油罐中的分层示意图（3）通过油水界面监测仪把检测到的油水界面信号转换成对应的电信号，再通过数据采集卡将电信号输入到计算机中，然后对数据进行分析和处理，测量出油，水，乳化液相应界面的位置，并且把处理数据的结果显示出来。然后根据油水界面的高度决定是否对分离灌放水。当放水键按下后，打开排水阀，排出油罐内最下层的水;排水过程中，油水界面不断下降，当油水界面下降至一定高度时，关闭排水阀，排水结束。（4）接着监测仪检测出油键是否按下，如果按下，打开出油阀，开始排油;排油过程中，油和空气的界面不断下降;当原油与空气界面降到一定高度时;关闭排油阀，排油结束。将计算机控制技术与油田采油工艺过程相结合，可以提高油田采油过程自动化检测水平，尽可能多地减轻工人的劳动强度，提高工作效率，同时能够将油田最关心的一些数据如油田日产油量等数据通过计算机控制自动存储到数据库中，本课题所要实现的主要功能如下：(1)通过油水界面检测仪检测相关油水相应位置的数据。(2)将油水界面检测仪检测到的数据通过485-232转换串口输入计算机中。(3)通过相关算法在MCGS软件中编写脚本程序，从而实现对输入计算机中的数据进行处理。(4)用MCGS软件绘制一个界面，然后将油，乳化液，水界面的高度显示在MCGS的界面上，从而实现油水界面的检测。二、 研究的基本内容，拟解决的主要问题（1） 由于油/水界面之间形成乳化层，油/气界面之间形成泡沫，所以界面通常比较模糊，所以界面的准确测量和识别会有些困难，所以要对乳化层进行分析。（2） 对阵列电极分别以不同的介质进行标定，并且测定每个电极相应的输出电压。由于电极的不一致性和被测量介质随外界因素会发生变化，所以电极可给出一定的区间值。（3） 建立最佳的界面算法，通过MCGS实现油水界面的检测，并设计显示介面，分别显示出储油罐内油，水，乳化液面的位置完成实验任务要求。三、 研究步骤、方法1、首先确定设计课题，结合本专业知识选择与专业相关的课题，并根据要求，采用MCGS实现油水界面的测量。2、通过互联网、图书馆书库、图书馆数据库和实地调研等手段查询相关资料，了解国内外的研究情况，以及研究进度。充分掌握有关课题的相关资料，为设计奠定基础。3、 仔细阅读所查的相关资料，对所要设计的实验系统做细致全面的认识，包括其基本组成、工作原理、应用领域、国际国内研究情况等等。首先分析前人的成果，研究其优点及缺点，然后作出关于本课题的设计方向以及设计重点。4、 总体方案设计。通过调研和查阅资料，拟定总体的研究方案。5、 实验系统软件部分的设计与实现。计算相关算法，并利用MCGS实现油水界面的测量及控制。四、 研究工作进度根据本次设计的时间安排，拟定研究工作进度如下：1. 第1-3周（2010.3.1-2010.3.21）调查与课题相关的中文及外文资料，初步了解本题的背景，及国外的研究近况。2. 第4周（2010.3.22-2010.3.28）对前三周所查阅资料作详细的归纳总结，并写开题报告,构思整体设计方案。3. 第5周（2010.3.29-2010.4.4）翻译之前所查阅的英文资料，了解国外对本课题的研究状况，分析其优缺点，并将一些较先进思想或技术手段应用于课题的研究中。4. 第6-14周（2010.4.5-2010.5.23）根据所查资料和自己所学知识制定完整的设计方案，并通过运用MCGS做实验来实现设计要求，进而完成毕业设计草稿和软件设计。5. 第15周（2010.5.24-2010.5.30）检查设计过程中的问题，并修改其中的错误，完善并完成毕业设计论文。6. 第16周（2010.5.31-2010.6.6）将修改好的毕业设计论文和最终软件上交。7. 第17周（2010.6.7-2010.6.13）回顾设计过程，完成毕业答辩。五、 主要参考文献1汤清波、钱维坤、李玉军.HNS型高效三相分离技术.油气田地面工程，2007，26（6）：16172田晶京.PLC在油水界面自动检测中的应用.科技信息计算机与网络.2007:197198.3王云松.付玉红.宋艳慧.储油罐多相界面液位控制系统的研究.仪器仪表学报.2003,24（4）： 124李有金,师文会,魏红彬.电脱水器油水界面检测及系统改造.油气田地面工程.1999，18（6）：49505胡松钰.电阻层析成像系统设计. 仪器仪表学报.2004,22（4）： 11206张金章.电导测量技术在两相流检测中的应用. 硕士学位论文.浙江大学:20057王得志、甘金颖、王德毓.短波比较型原有含水测量仪. 辽宁工程技术大学学报. 2004,23（3）:3353378薛国民、许传讯. 油水界面检测仪表的应用探讨. 计量测试与检定.2004，14（5）:37379王化祥、吴伟、张淑英、刘俊华. 多相界面检测系统及软件算法.自动化仪表.1997，18（7）：111410姚玉峰、刘金松、孙以泽.分段电容传感器对原油罐分层界面的检测讨论.传感器技术学报.2003，3（2）: 22622911黄家才,石要武,周欣. 高精度石油水分在线测量技术的研究.计量学报 .2006,27(2):1751712郑伟军.高速电容层析成像系统设计.硕士学位论文.浙江大学:200813曹立勇、周山林、胥晓英.高效三相分离器用于原油脱水.油气田地面工程.2005，24（1） ：121414彭勇、张映辉.光纤油水界面监控仪研制与应用.仪器仪表学报.2005，26（8）：85785915张晓飞、杨定新、胡政、杨拥民.基于电介质介电常数测量的油液在线监测技术研究.传感技术学报.2008，21（12）：121416高晓丁、高鹏、王旭.基于多极板电容传感器测量原油含水率的研究.中国测试技术.2008，34（2）：6817任磊、陈祥光 、刘春涛.基于小波变换的时域介电谱分析及其应用.理学报.2009，58（3）：2036204118薛国民、许传讯.油水界面检测仪表的应用.计量测试与检定.2006，32（2）：1618 19任磊、陈祥光、刘春涛.油水混合物模拟辨识与分类方法研究.北京理工大学学报.2008，28（4）：36737120彭勇、张映辉、光纤油水界面监控仪研制与应用.仪器仪表学报.2005，32（4）：333721任磊、陈祥光、刘春涛.原油储罐油水界面测量方法的研究及应用.仪器仪表学报.2008，18（6）：495022王继顺、何祥宇.基于AT89C51单片机的油水界面检测仪.工业控制技术.2007，