多参数界面仪和射频导纳对比VIP

射频导纳测量沉降罐一、 射频导纳原理射频导纳物位技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻性成份、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。射频导纳液位计是以设备为一极，以仪表检测杆为一极，被测介质液面的的变化引起导纳（或电容）量发生变化。射频导纳液位计只不过是比电容液位计多了减少测量误差的一些补偿电路。二、 射频导纳液位计测量沉降罐的情况 沉降罐一般会存在三种介质层，水层、油水混合层、 油层；纯石油的介电常数为24，纯水的介电常数为80；用射频导纳液位计测量沉降罐的水位，则是认为油水混合层、油层的介电常数较小，将其当作水来计算高度，误差不大，可忽略油水混合层、油层；实际情况中，当油水混合层和油层不大时，计算水位高度误差不大；但油水混合层大时，其介电常数大时可达到70，所以并不能忽略，而这时仍将油水混合层作为水来计算，则计算的水位高度与实际水位相差大。HDW系列多参数油水界面仪测量沉降罐一、测量原理 （1）传感器部分传感器顺序串接但相互独立的分极，各自独立与罐壁形成测量单元，各单元测得的数据既相互独立又相互关联。独立：因为每一分极与其它分极均绝缘，其它分极对该分极测量值无影响；关联：被测介质整体分布是有确定的规律的，各个分极的测量值之间具有相关性，各分极的测量数据在数据处理过程中，可以相互参考比较。同一分极在不同介质环境下测量阻抗值是不同的，根据分极阻抗测量值可以判定介质特性，测量介质的物位与介质含量（见图1）。图1 传感器应用示意图对于多相介质：在系统开始运行后，将首先顺次扫描各分极，根据全部分极的各自的信号，判断介质特性、清楚界面所在的分极及混合层所在范围。1、存在清楚界面的情况对于存在清楚界面（见图2），介质界面处于一个分极上，该分极的阻抗值是由同一分极界面上下两侧的两种介质高度和各自的阻抗特性决定的。由于所有分极的结构和尺寸都是确定的，两种介质的阻抗特性可由相邻的分极确定。反之，根据测得的该分极阻抗信号和两种介质的阻抗特性，应用系统软件可计算出界面在该分极上的位置。确定界面位置，首先确定界面所在的分极序号，再确定界面在该分极上的具体位置。对于形成分界面的两种介质，同规格分极的测量阻抗分别为：Za(i),Zb(i),i=1,2,3,n,其中n为分极序号，a、b分别代表两种介质。依次扫描各分极，得到分极阻抗数值Z（i）。为便于计算，我们取阻抗的倒数Y（i）=1/Z（i）。所以在数据采集处理过程中 ,将Y（i）分别与Ya(i),Yb(i)比较。存在三种情况：Y（i）=Ya(i)Ya（i）Y（i）Yb(i)Y（i）=Ya(i)根据插值公式（或查表）得到=（Y（i）- Ya(i)）/（Yb(i) - Y（i） （1）H=（k - 1+）(P+H) （2）其中：k为分极序号,P为分极间距,H为分极长度，为归一化坐标值。H即为界面在所处分极的高度，此时，根据该分极的位置可确定界面。图2 清楚分界面示意图2、存在过渡带的情况 在分极和测量环境确定的条件下，某一位置的分极所测量的阻抗值是其所在位置被测介质成份（如油水混合层中油水的比例）的函数，因重力原因，混合层内的介质含量随物位高度的变化是有相应分布规律的。介质混存的过渡带跨越若干分极，介质以不同含量比混合。混合介质的阻抗与介质含量比有确定的关系，根据不同分极测量的阻抗值，判断是否为混合物，可以判断介质的混合带高度，也可以监测介质混合带内不同介质在空间高度上的分布情况。对于介质混合带的判断，根据介质含量比来界定上下界面，这个界定比例可根据实际需要确定。对应界定比例存在对应的两个阻抗倒数Ya与Yb。当Y（i）符合YaY（i）Yb，即可判定该分极处于介质混合带，i=1,2,3,n,n为分极序号，可确定分极个数K。混合带厚度L=K（P+H）,其中：P为分极间距,H为分极长度。图3 过渡带示意图3、关于介质含量的测量：在两种介质混合后，混合介质的阻抗特性由介质混合的比例决定，因重力作用，混合层内的介质含量随物位高度的变化是有相应分布规律的，在分极规格和测量环境一定的条件下，某一位置的分极所测量的阻抗值是其所在位置被测介质成份（如油水混合层中油水的比例）的函数，依据多相物位传感器逐点采集到的介质含量数据及系统数学模型，采用自适应滤波、差分计算等方法进行数据处理、重建，实现了对混合层介质含量变化连续实时监测。（2）智能变送器部分变送器的作用是通过小信号传输总线发送分极的编码信号，以选通待测分极，变送器选择被测介质的敏感频率作为相应部分的工作频率，发送适合于被测介质的信号，通过内嵌模块、小信号传输总线实现小信号的采集传输后，变送器对待测分极的阻抗信号进行放大、通过程控带通滤波、解调、差动放大、A/D转换后进入中央处理器。经过初步数据处理后，通过现场总线传送给上位机。二、数学模型在分极和测量环境确定的条件下，某一位置的分极所测量的阻抗值是其所在位置被测介质成份（如油水混合层中油水的比例）的函数，因重力原因，混合层内的介质含量随物位高度的变化是有相应分布规律的。通过大量试验研究，以自适应滤波算法、差分等计算方法实现数据重建，得到含水率数学模型（式（4），实现对介质界面、物位、介质含量的测定。介质含量的测量：在两种介质混合后，介质的阻抗特性由介质混合的比例决定。以原油含水率测量为例，油水混合时有：混=油（1-）水 （3）Y=1/Z，根据存在Y的关系=kln(Y-m) （4）其中k,m为常数。在测量含水率时需要提前得到两个标定值，即取得不同混合比例下的含水率值： 1=kln(Y 1-m) （5）2=kln(Y 2-m) （6）由系统可测得Y 1、Y 2，含水率标定值1、2用标准含水率校验仪测定，代入式（5）、式（6）可求得常数k,m。