专利名称：油水界面智能分析测控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位测量系统，具体的说，是涉及一种能检测容器中油、水及 其它化工溶液、混合液中的单相液位或两相界面的智能化分析测控装置。
技术背景油田后期开采过程中，含水率不断增加。采用新技术如“三元”和“聚合物”驱油 等方式，已经使得进入联合站的油井采出液中包含了大量除原油和水外的许多其他成分， 例如高分子化合物。联合站目前迫切需要一种仪器，要求这种仪器不仅能够测出罐内原油 高度和水的高度，而且还能够知道罐内有没有“聚合物、三元”等物质，以及这些物质大致有 多高，在什么层面。因此，现有技术中所广泛采用的仅能测量油位和水位的液位测量仪表就 难以满足实际的液位测量需求。此外，由于每个联合站都有若干个对油井采出液进行储存 的储罐，传统的液位仪是对这些储罐分别进行计量，然后由人工进行汇总和分析，使得工作 效率十分低下
实用新型内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供一种油水界面智能分析 测控系统，该系统中的多段电容式物位仪将相同结构的小量程传感电极组合起来分层测 量，既可以在测得油、水液位的同时，测得聚合物高度、混合层厚度等数值，又可以顺序采集 多个液体储罐中的待测数据。最后在计算机中预置程序的作用下对所获得的大量数据进行 计算后分析，从而得到整个联合站储罐内的整体液位情况，大大提高了联合站的工作效率。本实用新型的技术方案是该种油水界面智能分析测控系统，包括一台工业计算 机，其特征在于所述智能分析测控系统还包括若干台多段电容式物位仪以及相配套的用 于和所述工业计算机进行通讯的RS485模块、以及一个多路选通开关；其中，所述工业计算 机为dsPIC30F5015型16位单片机，所述多路选通开关电路采用CMOS八路模拟开关⑶4051 芯片，所述若干台多段电容式物位仪所输出的信号经过RS485模块输送至所述多路选通开 关电路的对应通道信号输入端，所述多路选通开关电路接受来自于所述工业计算机发出的 道路选通控制信号以控制对应于不同的多段电容式物位仪所生成的采样信号进入，所述多 路选通开关电路的数据输出端连接至所述工业计算机的数据输入端；所述工业计算机内置 有程序，将所获得的各多段电容式物位仪所生成的采样信号按照预定的数学模型进行计算 后输出至显示屏。本实用新型具有如下有益效果首先，该种油水界面智能分析测控系统中的多段 电容式物位仪，将相同物理结构的电极通过数字电路单元组成顺序排列的电极阵列，封闭 在防腐蚀、抗粘附的氟塑料绝缘管内，与公用电极构成阵列传感器。这样，十几米的测量量 程就由20cm-30cm长的若干个小量程的传感器构成，提高了确定油水界面以及液位高度等 的测量准确度。此外，该种仪器通过这若干个短量程的传感器对相应高度介质的感应回馈， 使得存储液态物质的容器内中从高到低处液体的参数都会被采集下来形成各类液面高度数据，因此还可以测得内含的各种聚合物高度、混合层厚度等数值，克服了传统液位仪测量 功能单一的缺陷。其次，该种油水界面智能分析测控系统既可以在测得油、水液位的同时， 测得聚合物高度、混合层厚度等数值，又可以顺序采集多个液体储罐中的待测数据，最后在 计算机中预置程序的作用下对所获得的大量数据进行计算，从而可以得到罐内液体的剖面 图以及各种液体的高度等参数，使得整个联合站储罐内的整体液位情况被一目了然的显示 于计算机中，大大提高了联合站的工作效率。

图1是本实用新型的组成示意图。图2是本实用新型中所涉及的多段电容式物位仪的组成示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图1所示，该种油水界面智能分析测控系统，包括一台工业计算机，以及若干台 多段电容式物位仪和相配套的用于和所述工业计算机进行通讯的RS485模块，以及一个多 路选通开关。其中，所述工业计算机可以为dsPIC30F5015型16位单片机，所述多路选通开 关电路可以采用CMOS八路模拟开关CD4051芯片。所述若干台多段电容式物位仪所输出的 信号经过RS485模块输送至所述多路选通开关电路的对应通道信号输入端，所述多路选通 开关电路接受来自于所述工业计算机发出的道路选通控制信号以控制对应于不同的多段 电容式物位仪所生成的采样信号进入，所述多路选通开关电路的数据输出端连接至所述工 业计算机的数据输入端；所述工业计算机内置有程序，将所获得的各多段电容式物位仪所 生成的采样信号按照预定的数学模型进行计算后输出至显示屏。此外，为实现远程无线传输，可以在所述多路选通开关电路的数据输出端与所述 工业计算机的数据输入端之间通过无线数据传递收发模块实现连接。在这里，所述无线数 据传递收发模块可以采用DTD433工业级无线数传模块组。在本方案中应用的多段电容式物位仪是根据原油、水、聚合物，油水混合物等物质 的介电系数不同的原理来进行测试工作的。其具体结构如图2所示，即所述物位仪包括一 个可通过法兰固定于容器口的变送器壳体、一个RS485接口以及工作直流电源，此外，所述 多段电容式物位仪在变送器外还包括一个公共极和一个电容式的分段组合电极。其中，所 述电容式的分段组合电极被封闭在置有多路选通开关电路的氟塑料绝缘管内，由多个垂向 依次排列且彼此绝缘的具有相同物理结构的微电容单体构成。每个微电容单体均通过连接 导线接入所述多路选通开关电路的一个对应通道入口处，所述分段组合电极与所述公共极 构成微电容阵列传感器。在所述变送器内置有如下组件分别为电容检测器、放大器、模/数转换器以及单 片机，所述变送器与分段组合电极之间以及变送器与公共极之间均连接有通信电缆。所述单片机通过变送器与分段组合电极之间的通信电缆向所述多路选通开关电 路给出控制依次选通的信号，并同时向所述电容检测器发出开始电容检测的信号。所述电容检测器在单片机的控制下通过变送器与分段组合电极之间的通信电缆 以及变送器与公共极之间的通信电缆分别接收两类电极信号，所获取的电容检测数据依次通过所述放大器、模/数转换器传送至所述单片机的数据输入端。所述单片机对输入的电容数据在预置程序的作用下进行处理，得到待检测的界面 高度值后，通过所述RS485接口向上位计算机传送。为提高数据放大的准确度，还可以在所述变送器内增加一个调零放大控制器，所 述调零放大控制器在所述单片机的控制下工作，为所述放大器提供调零及放大信号。在具体实施时，微电容单体电极选用具有相同物理结构的等长的不锈钢管或弹 簧，通过数字电路单元组成顺序排列的电极阵列，封闭在防腐蚀、抗粘附的氟塑料绝缘管内 与公用电极构成阵列传感器。这样十几米的测量量程就由20cm-30cm长的若干个小量程的 传感器构成。通过这若干个短量程的传感器对相应高度介质的感应回馈，罐内从高到低处 液体的参数就被采集下来上传到计算机进行分析，从而可以得到罐内液体的剖面图，各种 液体的高度等参数。其中，所述电容检测器可以采用集成电容检测芯片MS3110，所述多路选通开关电 路可以采用CMOS八路模拟开关CD4051芯片。在进行液位检测时，由单片机控制下的变送器 对分段组合电极从下至上逐段进行扫描检测，通过内置的软件对检测结果进行分析、比较， 判断出液面所在的电极段，该段以下的液位高度只需将该段以下的电极按数量和长度相加 即可，因此基本上不存在测量误差。液面段的液高由于有空液位段和满液位段的检测值及 单元电极长度作为参照基准，很容易计算得出，把两相进行相加所得出的数值就是液位总 高度，因此采用本技术方案所能达到的测量准确度非常高。在进行油水界面检测时，由于位于液罐下层的水，中层的油，和上层的空气，各自 的介电常数有较大差异，因此由上至下的检测电极与公共极之间形成的电容容量差异较 大。通过对检测值综合分析，计算出油与空气之间界面——油面高度和油、水之间界面—— 水面高度，由RS485计算机信号输出。实际应用中，油和水分界有时不是一个清晰的界面，油水之间在不同情况下是不 同状态的油水混合层，其电导率在水和油之间变化，其大小与这一层面中油水混合比例有 关。因此，此时需要根据实际工艺的要求设定油水界面的参考判定参数在具体实施时，根据用途需要，构成多段组合电极和公共极的型式可以分为不锈 钢外管为公共极的同轴管式、以金属罐壁或大地为公共极的单管式以及以并排平行管为公 共极的双并排管式。其中，同轴管式主要用于卧式罐或小型立式罐装的成品油或其它低粘 附溶液的液位或界面高精度检测。单管式主要用于各种立式金属罐和工业水池或罐等的液 位检测。双并排管式主要用于大型储罐的液位高精度检测。在本测控系统中采用这种物位仪不但可以实现传统的液位仪所具有的测试原油 高度、水位高度等功能外，还能够提供聚合物高度、混合层厚度等传统液位仪所不能获得的 测量结果。此外，由于可以计算出油水分离程度，从而指导“加药分离”的时间和药量及药 的分离效果，能够达到提高生产效率、节省药品的特殊效果。在传统的液位测控系统中，如果针对十几米量程下的情况，其进行刻度非常麻烦， 并且现场也不好提供相应的刻度条件，而采用本种测控系统由于测量用的单元电极很短， 只有20cm-50cm长，现场很容易满足条件。另外，应用本种测控系统使用物位仪这一种仪器 就可以实现对油水剖面、油水分离程度、油高以及油水界面等的测量，而传统的液位测控系 统中则需要好几种仪器配合使用。[0024]另外，该种油水界面智能分析测控系统可以顺序采集多个液体储罐中的待测数 据，最后在计算机中预置程序的作用下对所获得的大量数据进行计算，从而可以得到罐内 液体的剖面图以及各种液体的高度等参数，使得整个联合站储罐内的整体液位情况被一目 了然的显示于计算机中，大大提高了联合站的工作效率。综合以上各种因素，本种油水界面智能分析测控系统非常适合于在油田上推广应用。
权利要求一种油水界面智能分析测控系统，包括一台工业计算机，其特征在于所述智能分析测控系统还包括若干台多段电容式物位仪以及相配套的用于和所述工业计算机进行通讯的RS485模块、以及一个多路选通开关；其中，所述工业计算机为dsPIC30F5015型16位单片机，所述多路选通开关电路采用CMOS八路模拟开关CD4051芯片，所述若干台多段电容式物位仪所输出的信号经过RS485模块输送至所述多路选通开关电路的对应通道信号输入端，所述多路选通开关电路接受来自于所述工业计算机发出的道路选通控制信号以控制对应于不同的多段电容式物位仪所生成的采样信号进入，所述多路选通开关电路的数据输出端连接至所述工业计算机的数据输入端；所述工业计算机内置有程序，将所获得的各多段电容式物位仪所生成的采样信号按照预定的数学模型进行计算后输出至显示屏。
2.根据权利要求1所述的油水界面智能分析测控系统，其特征在于所述多路选通开 关电路的数据输出端与所述工业计算机的数据输入端之间通过无线数据传递收发模块实 现连接。
3.根据权利要求2所述的油水界面智能分析测控系统，其特征在于所述无线数据传 递收发模块采用DTD433工业级无线数传模块组。
专利摘要一种油水界面智能分析测控系统。主要解决现有测量装置在测量含有聚合物等的油田采出液时效果不好的问题。其特征在于智能分析测控系统还包括若干台多段电容式物位仪以及相配套的用于和所述工业计算机进行通讯的RS485模块、以及一个多路选通开关；若干台多段电容式物位仪所输出的信号经过RS485模块输送至多路选通开关电路的对应通道信号输入端，多路选通开关电路接受来自于工业计算机发出的道路选通控制信号以控制对应于不同的多段电容式物位仪所生成的采样信号进入；工业计算机内置有程序，将所获得的采样信号按照预定的数学模型进行计算后输出至显示屏。具有测量准确、可测量参数多以及可以对联合站内所有储罐进行整体测量的特点。
文档编号G01F23/26GK201716076SQ20102019358
公开日2011年1月19日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者陈国安, 陈国庆 申请人:陈国安