基于介电常数差异特性的接转站沉降罐油水界面检测装置的制作方法

本发明涉及油田测量技术技术领域，尤其是基于介电常数差异特性的接转站沉降罐油水界面检测装置。

背景技术：

随着石油工业的不断发展，油罐液位测量技术受到人们的普遍关注。近年来，由于计算机、微电子、超声波、雷达、光纤、传感器等高新技术的迅猛发展，各种新型测量技术不断涌现。各种油罐测量技术的应用，已覆盖了各类立式罐、浮顶罐、密封球形罐等。所用计量技术和仪表类型包括浮力式、压力式，超声式、雷达式等。各种新技术、新方法已渗入到油罐液位测量领域，油罐液位测量已经进入了多功能、高精度的新阶段。但是任何一种界面检测仪器都各有不同，不可能完全取代另外一种，各自均有其相应的适用范围和不足之处。

射频导纳界面仪，其原理是基于射频(rf)电容技术，通过被测介质呈现的阻抗特性来确定油水界面的位置，测量误差较大，一般在几十公分，甚至达到1米；压差式界面仪通过检测储罐不同位置的压力来反映不同位置的油水混合物密度，实际应用中发现，油和水的密度很接近（特别对于稠油而言），并且油的密度是变化的，这一变化很难在仪表中实时补偿，所以，很难满足储罐油水界面位置的测量精度要求；超声波界面仪利用超声波在油和水中不同的传播速度来确定油水分界面的位置，由于受超声波发送和接收距离的限制，使其测量精度下降，而且不能实现储罐原油量的准确计算。

综合来看，尽管目前已有传统的电容式、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，现有的技术仍存在测量精度不高，对油罐内部环境适应性差，传感器受压力不宜移动等较为突出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于介电常数差异测量液位的方法，利用微波参数对介质介电常数敏感的特性测量和计算介质的相对介电常数，设计相关测量传感器，通过上位机软件控制获得水、水油混合、油不同分层位置，同时采用现代数字信号处理技术，提高测量信号的信噪比，提升测量精度，详细分解混合介质的分层剖面，实现对油水界面的精确测量。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：上位机通过rs485总线连接检测主机，检测主机通过防爆线缆连接油尺，检测主机连接分处理器，分处理器一路连接接收探头，另一路连接级联油尺发射探头，联油尺发射探头连接介质，介质连接接收探头，检测主机通过防爆电缆和防爆航空插件并通过钣金架与油尺的金属固定杆相互连接，电路板保护腔采用交错的方式安装在金属固定杆上，金属固定杆通过钣金架与下一个级联油尺相互连接，处理器连接级联模块，高速开关模块用来切换电容检测模块和多组叉指电容探头的通断，usb调试模块连接主处理器，主处理器连接串口转换模块，电源模块分别连接串口转换模块、主处理器、串口转换模块，检测主机固定于出口法兰盘上。油尺由多组叉指电容探头电路板、电路板保护腔和金属固定杆三部分构成，油尺内每隔10mm设置一对叉指电容探头，各油尺通过防爆线缆和防爆航空插件级联，油水界面管理软件运行于上位机上，通过rs485总线可对远程的多个检测装置进行监控和报警指示，检测主机制成密封的防水控制盒，该检测装置主要由上位机，检测主机，级联油尺三部分构成，上位机通过rs485总线和检测主机实现信号传输。

本发明的有益效果：

a）可利用微波机制进行油罐内油水界面检测识别，可以达到厘米级的测量精度；

b）可通过探头级联的方式进行检测深度扩展，根据油罐深度自由组合；

c）可以智能全天候进行油水界面测量工作，不受时间限制，不受外界环境干扰。

附图说明

图1为本发明的油水界面检测仪系统框图，

图2为本发明的油水界面检测系统工作原理图，

图3为本发明的油尺内部功能图，

图4为本发明的检测主机功能框图，

图5为本发明的油水界面检测仪结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，基于介电常数差异特性的接转站沉降罐油水界面检测装置，主要由检测主机1、出口法兰盘2、钣金架3、防爆航空插件4、防爆电缆5、金属固定杆6、电路板保护腔7、钣金架8、rs485总线9、上位机10、油尺11、分处理器12、多组叉指电容探头13、介质14、电容检测模块15、级联模块16、高速开关模块17、多组叉指电容探头电路板18、串口转换模块19、usb调试模块20、电源模块21、级联油尺发射探头22、接收探头23和主处理器24构成；上位机10通过rs485总线9连接检测主机1，检测主机1通过防爆线缆5连接油尺11，检测主机1连接分处理器12，分处理器12一路连接接收探头23，另一路连接级联油尺发射探头22，联油尺发射探头22连接介质14，介质14连接接收探头23，检测主机1通过防爆电缆5和防爆航空插件4并通过钣金架3与油尺11的金属固定杆6相互连接，电路板保护腔7采用交错的方式安装在金属固定杆6上，金属固定杆6通过钣金架8与下一个油尺11相互连接，处理器12连接级联模块16，高速开关模块17用来切换电容检测模块15和多组叉指电容探头13的通断，usb调试模块20连接主处理器24，主处理器24连接串口转换模块19，电源模块21分别连接串口转换模块19、主处理器24、串口转换模块19，检测主机1固定于出口法兰盘2上。

实施例1

如图1所示，本发明包括：依次连接设置的进液管段1、旋流生成管段2和渐收除油管段3，进液管段1的进液管上设有第一流量计4。

如图2-3所示，旋流生成管段2进一步包括可固定轴向安装在旋流管道5中的螺旋导流叶片6。当油气混合流液沿流向a的方向流经导流叶片6时，形成中心对称的旋流场，在旋流场中由于油气的密度不同而受到不同的离心力，从而将油和气分离开来。

如图3所示，螺旋导流叶片6采用不锈钢或其他耐磨材料制成，螺旋叶片出口处与旋流管道5的横截面的夹角为10度。导流片6的厚度通常可以设置在1mm-5mm，以保证足够的强度。旋流管道5的管径d为100mm，导流片的厚度为1mm。

在本发明实例中，导流叶片的数目是2片。

如图4所示，除油管段3包括沿轴向直径逐渐减小的除油管道7，该除油管道包括油气输入口和输出口。在除油管道上开设沿管道四周均匀分布的矩形除油缝8，矩形缝与管道的内壁相切，矩形缝的宽度为1mm。出气管向内延伸，通过这样设置，可以大大减小气核所受的干扰。

在除油管道7外还设置有与除油管段3形成的一个腔室，该腔室包括用于容纳从除油缝8排出液体的圆筒9，以及与圆筒9通过相贯的形式连通的出油管段10，油从出油管段10排出，出油管段10上装有一个球阀11和流量计12，通过调节球阀11来控制从出口13分流掉的流量占进液管段1流量的百分比。其余的来液通过主流下游的富气出口14排出，富气出口14即为安装在除油管道7的输出端的管道15的出口。

实施例2

如图1所示，本发明包括：依次连接设置的进液管段1、旋流生成管段2和渐收除油管段3，进液管段1的进液管上设有第一流量计4。

如图2-3所示，旋流生成管段2进一步包括可固定轴向安装在旋流管道5中的螺旋导流叶片6。当油气混合流液沿流向a的方向流经导流叶片6时，形成中心对称的旋流场，在旋流场中由于油气的密度不同而受到不同的离心力，从而将油和气分离开来。

如图3所示，螺旋导流叶片6采用不锈钢或其他耐磨材料制成，螺旋叶片出口处与旋流管道5的横截面的夹角为20度。导流片6的厚度通常可以设置在2mm-7mm，以保证足够的强度。旋流管道5的管径d为120mm，导流片的厚度为2mm。

在本发明实例中，导流叶片的数目是4片，可以起到相同或类似的油气分离效果。

如图4所示，除油管段3包括沿轴向直径逐渐减小的除油管道7，该除油管道包括油气输入口和输出口。在除油管道上开设沿管道四周均匀分布的矩形除油缝8，矩形缝与管道的内壁相切，矩形缝的宽度为2mm。出气管向内延伸，通过这样设置，可以大大减小气核所受的干扰。

在除油管道7外还设置有与除油管段3形成的一个腔室，该腔室包括用于容纳从除油缝8排出液体的圆筒9，以及与圆筒9通过相贯的形式连通的出油管段10，油从出油管段10排出，出油管段10上装有一个球阀11和流量计12，通过调节球阀11来控制从出口13分流掉的流量占进液管段1流量的百分比。其余的来液通过主流下游的富气出口14排出，富气出口14即为安装在除油管道7的输出端的管道15的出口。

实施例3

如图1所示，本发明包括：依次连接设置的进液管段1、旋流生成管段2和渐收除油管段3，进液管段1的进液管上设有第一流量计4。

如图2-3所示，旋流生成管段2进一步包括可固定轴向安装在旋流管道5中的螺旋导流叶片6。当油气混合流液沿流向a的方向流经导流叶片6时，形成中心对称的旋流场，在旋流场中由于油气的密度不同而受到不同的离心力，从而将油和气分离开来。

如图3所示，螺旋导流叶片6采用不锈钢或其他耐磨材料制成，螺旋叶片出口处与旋流管道5的横截面的夹角为30度。导流片6的厚度通常可以设置在3mm-8mm，以保证足够的强度。旋流管道5的管径d为140mm，导流片的厚度为3mm。

在本发明实例中，导流叶片的数目是2片，可以起到相同或类似的油气分离效果。

如图4所示，除油管段3包括沿轴向直径逐渐减小的除油管道7，该除油管道包括油气输入口和输出口。在除油管道上开设沿管道四周均匀分布的矩形除油缝8，矩形缝与管道的内壁相切，矩形缝的宽度为3mm。出气管向内延伸，通过这样设置，可以大大减小气核所受的干扰。

在除油管道7外还设置有与除油管段3形成的一个腔室，该腔室包括用于容纳从除油缝8排出液体的圆筒9，以及与圆筒9通过相贯的形式连通的出油管段10，油从出油管段10排出，出油管段10上装有一个球阀11和流量计12，通过调节球阀11来控制从出口13分流掉的流量占进液管段1流量的百分比。其余的来液通过主流下游的富气出口14排出，富气出口14即为安装在除油管道7的输出端的管道15的出口。