CN106123765B - 一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪 - Google Patents

Abstract

一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，包括分离器外壳和液位测量装置，所述分离器外壳为罐体结构且开设有罐口，所述液位测量装置包括表头、支撑架和固定在支撑架内部测量极板，所述表头与所述支撑架固定连接，所述支撑架伸入所述罐口，所述表头固定安装在所述罐口处，所述测量极板包括测量底板和激励底板，所述测量底板上设有测量电容极板，所述激励底板上设有激励电容极板，所述测量电容极板和所述激励电容极板分别通过导线与所述表头连接。本发明实现了在密封状态下通过电容对介质油水混合的比例进行检测和区分，准确测出乳化层的厚度，并且设有清洁和校验机构，在线清洁挂料和减少测量误差。

Description

一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪

技术领域

本发明涉及油气水三相分离器，尤其是一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪。

背景技术

分离器是原油处理的重要设备之一，其中三相分离器更是能够在油井产物进行气液分离的同时，还能将原油中的部分水分离出来，同时分离器内还设有液位计，是测量分离器内部液面高度的主要设备。授权公告号为CN203310481U的中国实用新型专利说明书公开了这样一种电容式液位计，包括条状或数字显示器、导电弹簧、电子壳体、密封螺母、绝缘垫、绝缘套件、安装螺母、密封垫、接头、铆钉、不锈钢管、锁紧螺母，其原理是插入气瓶内的不锈钢管和气瓶壳体就形成了一个电容传感器，气瓶内液体液位的变化使电容传感器电容值发生改变来进行液位的测量。在实际操作中往往需要分析分离器内部的介质分布情况，但是这种电容液位计只能测量分离器内部油水界面和油气界面，而不能测量油水乳化层的厚度，更是无法测得整个分离器内的介质分布情况，同样在清洗和维护方面也需要将液位计拆卸下来进行实施，操作非常不便。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种测量准确、操作方便的用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，包括分离器外壳和液位测量装置，所述分离器外壳为罐体结构且开设有罐口，所述液位测量装置包括表头、支撑架和固定在支撑架内部测量极板，所述表头与所述支撑架固定连接，所述支撑架伸入所述罐口，所述表头固定安装在所述罐口处，所述测量极板包括测量底板和激励底板，所述测量底板上设有测量电容极板，所述激励底板上设有激励电容极板，所述测量电容极板和所述激励电容极板分别通过导线与所述表头连接。

具体的，所述分离器外壳罐口处设有开口向下的安装孔法兰，所述表头与支撑架之间设有固定法兰，所述固定安装孔法兰与所述固定法兰固定连接。

具体的，所述支撑架内部设有固定卡，所述测量极板通过固定卡固定在所述支撑架内部。

具体的，所述测量电容极板阵列排布在所述测量极板上。

具体的，所述液位测量装置还包括设于表头内的单片机与电容测量模块，所述激励电容极板与所述单片机之间连接有高频激励模块，所述测量电容极板与所述单片机之间连接有多路选择开关，所述多路选择开关上通过电容测量模块与所述单片机连接，所述表头还包括与所述单片机分别相连的就地显示模块和远传通讯接口，所述远传通讯接口外接中控电脑。

具体的，所述支撑架的底端设有定滑轮，所述分离器外壳内部的底端与定滑轮之间设有张紧弹簧。

具体的，所述支撑架的顶端还分别设有主动滑轮，所述主动滑轮内设有传动轴，所述传动轴上设有轴孔，所述轴孔外端拆卸式连接转动手柄。

具体的，所述传动轴上设有用于堵住轴孔外端的堵头。

具体的，所述液位测量装置还包括钢丝绳，所述主动滑轮与所述定滑轮通过所述钢丝绳形成传动连接。

具体的，所述液位测量装置还包括位于所述测量极板之间的清洁及校验滑块，所述钢丝绳上设有清洁及校验滑块固定卡，所述清洁及校验滑块固定卡一端固定连接所述钢丝绳，另一端固定连接所述清洁及校验滑块，所述清洁及校验滑块上设有清洁及校验滑块导向孔，所述钢丝绳穿过所述清洁及校验滑块导向孔。

本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：

1、本发明通过测量极板中设有测量电容和激励电容、单片机和外部的中控电脑，通过电容可以测得介质油水混合的比例，通过单片机并将信息传递给中控电脑，在中控电脑上显示其不同高度上的分布图，不但能够准确区分油气、油水界面，还能够准确测出乳化层厚度。

2、测量底板上设有若干阵列排布的测量电容极板，采用多个传感元件，即使某个或几个元件损坏，也可以通过算法消除其引起的误差，稳定性，适应性更强。

3、在测量极板之间设有由传动手柄、滑轮、钢丝绳和清洁及校验滑块组成的清洁机构，可实现不泄压、不开罐、在线清洁挂料，大大降低使用维护成本，贴合现场应用需求。

4、本发明的介质乳化层厚度测量仪可以通过统计分析，自动实时确定纯油、纯水的介电常数，减少传统电容式液位计因纯油、纯水介电常数设置成固定值所带来的测量误差。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪的结构示意图。

图2是本发明一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪的测量结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1，本实施例提供一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，包括分离器外壳1b和液位测量装置1a，分离器外壳1b为罐体结构且开设有罐口，液位测量装置1a包括表头6、支撑架8和固定在支撑架8内部测量极板10，表头6与支撑架8固定连接，支撑架8伸入所述罐口，表头6固定安装在所述罐口处，测量极板10包括测量底板29和激励底板31，测量底板29上设有测量电容极板28，激励底板31上设有激励电容极板30，测量电容极板28和激励电容极板30分别通过导线27与所述表头6连接。

分离器外壳1b罐口处设有开孔方向竖直向下的安装孔法兰5，表头6与支撑架8之间设有表头法兰7并相互固定连接，支撑架8从分离器1b罐口伸入到分离器1罐体内，表头法兰7与安装孔法兰5密封连接，保证罐体内为密封结构，所述的液位测量装置1a伸入到分离器1b罐体内，支撑架8浸入介质中，并通过表头法兰5竖直固定在罐口，所述表头6设置在罐头的上方，进行信息的接受与传递。

如图1，图2，液位测量装置1a还包括测量极板10，支撑架7内部设有固定卡9，测量极板10通过固定卡9固定在所述支撑架8内部，所述测量极板10包括测量底板29和激励底板31，所述测量底板29上设有若干阵列排布的测量电容极板28，激励底板31上设有激励电容极板30，所述测量电容极板28和所述激励电容极板29分别通过导线27与所述表头6连接。本实施例中，液位测量装置1a包括设于表头6内的单片机21，测量极板10为两块长方形极板，一块极板为测量底板29，上面设有n个(n≥30)电容测量极板28，每个电容测量极板28通过导线27与单片机21相连接，另一块极板为激励底板31，激励底板29上覆盖一层长条状的激励电容极板30，激励电容极板30通过导线27与单片机21相连接。

激励电容极板30与单片机21之间设有高频激励模块22，测量电容极板28与单片机21之间设有多路选择开关23，多路选择开关23上设有电容测量模块24，电容测量模块24与单片机21连接，液位测量装置1a还包括内设于表头6的就地显示模块25和远传通讯接口26，所述就地显示模块25、远传通讯接口26与单片机21分别相连接，远传通讯接口26外接中控电脑20，通过连接单片机21，中控电脑20对信息的接受做出分析和判断。

本发明的一种三相分离器测厚装置具体测量过程如下：将液位测量装置1a的整个测量极板10部分大部分伸入分离器1b罐体内，浸没在待测介质中，介质包括油层2、乳化层3和水层4，单片机21控制高频激励模块22向激励电容极板30发出低压高频激励信号，每个测量电容极板28上会产生相应的低压高频感应信号，单片机控制多路选择开关23将感应信号逐个导入电容测量模块24进行处理计算，计算结果以数字信号的形式传送给单片机21。

由于测量电容极板28上感应信号的强度与激励信号强度、极板正对面积、极板间距、极板间介质的介电常数、温度等参数有关，在激励信号强度、极板正对面积、极板间距、温度等参数都相同的情况下，测得感应信号的强度就可的到极板间介质的介电常数。

测量极板10间的介质是油水混合液，结合纯油、纯水的介电常数，单片机21对每个测量电容极板28间混合介质的介电常数进行分析处理，得出介质在不同高度上的油水混合比，结合油水混合比与乳化层的对应关系，进而得出乳化层厚度，及油气界面高度、油水界面高度等信息，并通过就地显示模块25显示，同时通过通讯接口26把数据传送给中控电脑20进行图像化处理。

具体的，所述支撑架8包括两个相同长管，所述长管的底端分别设有定滑轮14，所述支撑架的两个长管的顶端还分别设有主动滑轮11，所述主动滑轮11内设有传动轴12，所述传动轴12上设有轴孔，所述液位计还包括钢丝绳16，所述钢丝绳16依次传动连接所述主动滑轮11与所述定滑轮14，所述钢丝绳16两端连接，形成闭环。钢丝绳16封闭式环绕在4个滑轮上，所述分离器罐体1的底部与定滑轮之间通过张紧弹簧15连接，固定长管及保证钢丝绳16始终处于张紧状态，防止转动时打滑。

所述轴孔拆卸式外接转动手柄13，通过转动手柄13的转动，钢丝绳16在滑轮上环绕转动，所述轴孔上设置有配套使用的堵头，在拆卸下转动手柄13时，轴孔外端可用堵头堵住，以防气体外泄。

所述液位测量装置1a还包括位于所述测量极板之间的清洁及校验滑块8，所述钢丝绳16上设有清洁及校验滑块固定卡17，所述清洁及校验滑块固定卡17一端固定连接所述钢丝绳，另一端固定连接所述清洁及校验滑块18，所述清洁及校验滑块18上固定设有清洁及校验滑块导向孔19，所述钢丝绳16穿过所述清洁及校验滑块导向孔19。钢丝绳16的转动从而带动清洁及校验滑块18在测量极板10之间上下滑动。

本发明的一种三相分离器测厚装置具体清洁和校验过程如下：装置在长期使用后，在测量极板10的表面上会附着油、腊等介质，俗称挂料，挂料的存在相当于改变了极板间介质的成分及油水混合比例，导致测量结果存在较大误差，因此需要对测量底板29与激励底板31相对的两个面进行在线清理。

清理时操作转动手柄13，通过传动轴12，带动主动滑轮11转动，主动滑轮11带动钢丝绳16转动，钢丝绳16带动清洁及校验滑块18上下运动，完成成对两侧底板的清洁。

同时在采用清洁过程的方法时清洁及校验滑块18上下运动，当其运动到完全遮盖某块测量电容极板28的位置时，仪器自动测量出该极板对应的电容，得到清洁及校验滑块18的介电常数的测量值，与清洁及校验滑块18的介电常数的标准值作比较，若两者有偏差，则程序自动修正。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，包括分离器外壳和液位测量装置，所述分离器外壳为罐体结构且开设有罐口，所述液位测量装置包括表头、支撑架和固定在支撑架内部测量极板，所述表头与所述支撑架固定连接，所述支撑架伸入所述罐口，所述表头固定安装在所述罐口处，其特征在于：所述测量极板包括测量底板和激励底板，所述测量底板上设有测量电容极板，所述激励底板上设有激励电容极板，所述测量电容极板和所述激励电容极板分别通过导线与所述表头连接，所述支撑架的底端设有定滑轮，所述分离器外壳内部的底端与定滑轮之间设有张紧弹簧，所述支撑架的顶端还分别设有主动滑轮，所述主动滑轮内设有传动轴，所述传动轴上设有轴孔，所述轴孔外端拆卸式连接转动手柄，所述液位测量装置还包括钢丝绳，所述主动滑轮与所述定滑轮通过所述钢丝绳形成传动连接，所述液位测量装置还包括位于所述测量极板之间的清洁及校验滑块，所述钢丝绳上设有清洁及校验滑块固定卡，所述清洁及校验滑块固定卡一端固定连接所述钢丝绳，另一端固定连接所述清洁及校验滑块，所述清洁及校验滑块上设有清洁及校验滑块导向孔，所述钢丝绳穿过所述清洁及校验滑块导向孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，其特征在于：所述分离器外壳罐口处设有开口向下的安装孔法兰，所述表头与支撑架之间设有固定法兰，所述固定安装孔法兰与所述固定法兰固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，其特征在于：所述支撑架内部设有固定卡，所述测量极板通过固定卡固定在所述支撑架内部。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，其特征在于：所述测量电容极板阵列排布在所述测量极板上。

5.根据权利要求1所述的一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，其特征在于：所述液位测量装置还包括设于表头内的单片机与电容测量模块，所述激励电容极板与所述单片机之间连接有高频激励模块，所述测量电容极板与所述单片机之间连接有多路选择开关，所述多路选择开关上通过电容测量模块与所述单片机连接，所述表头还包括与所述单片机分别相连的就地显示模块和远传通讯接口，所述远传通讯接口外接中控电脑。

6.根据权利要求1所述的一种用于三相分离器的介质乳化层厚度测量仪，其特征在于：所述传动轴设有用于堵住轴孔外端的堵头。