油气集输测控仪表

油气集输自动化系统主要由自动检测系统、自动控制系统、安全仪表系统组成。自动化测控仪表一般是指变送器、控制器、执行器等自动化装置。一、自动化仪表作用显示仪表油气生产过程控制器或计算机控制系统压力流量液位温度执行器检测仪表及变送器安全防护报警控制器含水自动化仪表可分为模拟式和数字式两类。模拟式仪表：信号形式为连续变化的模拟量（4~20mA、1~5V等）数字式仪表：信号形式为数字编码信号（HART、MORDbus、FF等）。在实际应用中，采用模拟式信号的变送器、执行器等仪表占多数。目前模拟仪表，采用国际标准信号制式：1.24V.DC集中供电电源，传输信号为4-20mADC控制室信号为1-5V.DC。2.现场变送器可以采用两线制传输，有利于安全防爆。4-20mA.DC24V.DC电源变送器250Ω1~5V安全栅显示仪表控制仪表二、自动化仪表类型及信号制式陶瓷膜片—采用高性能氧化鋁陶瓷烧制成。压敏电阻—在陶瓷膜片背面印刷烧结压阻材料，经激光修正。压力使陶瓷膜片产生的微小变形，使压敏电阻变化，经转换电路放大输出标准4-20mA测量信号。1、厚膜陶瓷压力传感器大气压被测压力陶瓷基体压敏电阻膜片Vad↑Vbd↓VabR1R2R4R3abcd一、压阻式压力变送器“陶瓷片”受压P变形，压敏电阻变化：R1↓R3↓R2↑R4↑，电桥输出电压↑Vab＞0正比于压力P。经过放大器将Vab转换为4-20mA信号输出。并就地显示被测压力P。组成：扩散硅压力传感器+转换放大器。扩散硅压力传感器：单晶硅膜片背面扩散制出4个压敏电阻R1-R4组成电桥。2、扩散硅压力变送器原理与厚膜陶瓷压力变送器相同3、安装使用1).安装前仔细阅读随货包装的产品说明书。2).尽量避开高温、强振动和腐蚀、潮湿场合。3).测量高温介质加冷却管，不使变送器温度超限。4).变送器和取压点之间加装截止阀，以便检修。5).严禁敲打、摔跌变送器，严禁用尖硬物按压膜片。4、启停更换操作1）启运变送器的步骤：①在倒流程之前，关闭取压阀。倒通流程之后，缓慢打开取压阀。②试漏（从引压孔到变送器接头，用皂泡）若发现泄漏，需逐个紧固。③变送器送电，稳定3-5分钟，观察显示压力值是否正常。2）停运变送器的基本步骤:①关闭取压阀。②缓慢旋开压力变送器的卸压螺钉。③卸掉取压系统压力。④变送器断电。5、日常巡检与维护•检查仪表外观是否完好。•检查接线是否松动。•检查密封是否完好•检查信号线缆是否破损。•检查控制阀门是否全开。•根据维保计划进行现场维护。•紧固松动的信号线缆。•更换破损的密封胶圈。•更换破损的信号线缆。•疏通堵塞的引压管6、故障诊断与处理①压力传感器隔离膜片破漏，使感压芯体受力不均，其测量失准。②被雷击或瞬间电流过大，变送器内电路板损坏烧毁。③变送器隔离膜片、取压管内积垢堵塞，变送器误差会逐渐增大。④感压膜片长期侵蚀和冲刷，腐蚀、变形，导致仪表测量失准。⑤变送器电路部分潮湿或进水，电路短路损坏。⑥变送器长时间超量程使用，感压元器件产生永久变形。⑦变送器取压管发生堵塞、泄露，压力不真实、不稳定。故障现象检查方法无任何显示检查电源是否送电检查接线端子是否接触不良检查电源引线是否断线检查电源极性是否接反检查仪表供电是否正常电子线路板损坏。有显示但一直显示压力为零，输出信号为4mA检查管道设备内有无压力检查引压管阀门是否打开检查压力表阀发否放空检查引压管是否堵塞电子线路板损坏。压力变送器显示读数不稳定检查隔离膜片是否变形或蚀坑检查导压管有无泄漏或堵塞检查是否有外界电磁干扰管道有杂物，形成流体扰动检查感压膜头表面是否损伤检查设备和管线压力确有波动电子线路板损坏。故障现象检查方法输出电流信号不稳定检查接线端子是否接触不良检查是否有外部电气干扰检查设备和管线压力确有波动检查4mA和20mA量程是否正确电子线路板损坏、感压膜头损坏。变送器对压力变化没有响应检查取压管上的阀门是否正常检查取压管路阀组是否发生堵塞核实压力是否超出测量范围检查传感膜头表面是否损伤检查变送器是否在回路测试模式电子线路板损坏感压膜头损坏。变送器不能用HART通讯装置通讯检查变送器电源电压是否符合要求检查回路电阻，最小为250欧姆检查单元地址是否正确检验输出是否在4和20mA之间电子线路板损坏感压膜头损坏。电容式差压变送器，由测量、转换部分组成。转换部分（表头）：测量电容ΔC转换为4-20mA.输出检测部分（表体）：ΔP→电容膜盒膜片位移电容→ΔC二、电容式差压变送器1、组成2、结构引线玻璃体镀金电极测量膜片隔离膜片基座PHPLCHCL感压元件：电容膜盒。3、原理PH-PL0时→隔离膜片→硅油传压→中心膜片向右侧凸起δ→CH↓CL↑两玻璃体内侧凹球面镀膜作固定电极中间膜片作可动电极，组成两个电容CH、CL。初始状态，ΔP=PH-PL=0时，两电容对称：CH=CLCH-CL与ΔP成线性关系经转换放大→标准信号4-20mA输出。4、安装使用①.满足仪表使用环境条件，易观察、易检修。②.避免振动和高温影响。③.避免高温及腐蚀性液体，如测量原油、污水时可以采取加装隔离罐。④.引压导管与变送器之间安装三阀组，方便调零防止单向受压。5、差压变送器使用与维护①切勿将220V交流电压加到变送器上，导致变送器损坏。②切勿用硬物碰触膜片，导致隔离膜片损坏。③被测介质不允许结冰，否则将损伤传感器隔离膜片，导致变送器损坏，必要时需对变送器进行保温伴热，以防结冰。④在测量蒸汽或其他高温介质时，其温度不应超过变送器使用时的极限温度，否则必须使用散热管、凝液罐等隔离装置。以防过热蒸汽直接与变送器接触，损坏传感器。⑤开始使用前，如果阀门是关闭的，则使用时，应该非常小心、缓慢地打开阀门，以免被测介质直接冲击传感器膜片，从而损坏传感器膜片。1、结构：连通管、磁性浮子、磁性翻板3、特点：结构牢固、工作可靠、显示直观精度较低，可测高温、高压、不透明液体。2、原理：磁性浮子--随液位升降--吸引磁板液面以下--红面向外翻液面以上--白面向外翻红(液)-白(气)分界处表示液位。一、磁翻转液位计注意：磁性浮子的极性有所不同，上下也有方向性，更换浮子时不要装反。液位计需定期清洗浮子筒和浮子，清除粘附铁屑及污物。清洗时要先关闭上下连通阀、打开底阀（丝堵）泄压，再卸下底部盲板。更换浮子时不要装反。开启液位计时应先开上部气连通阀、后开下部液阀，防止浮子猛烈上冲撞坏。测量原油等易凝液位，必须对连通管、阀、液位计采取蒸汽/热水/电热带伴热保温，温度不能过高。4、使用与维护普通磁翻板液位计用于轻油、水及非易凝液位测量。顶装磁翻板液位计用于地下或低位罐，原油液位测量不用保温。保温夹套磁翻板液位计可用于易凝原油液位测量。伴热介质可以是热水、蒸汽、乙二醇等。高压磁翻板液位计，浮子采用高强度钛合金承压高。4、故障分析及处理（1）浮子卡死铁锈、杂质粘附在浮子和连通管上，导致浮子卡死，液位指示不动。处理：定期清洗。步骤：关死上、下连通阀，打开底部排污阀泄压，卸开盲板固定螺栓，取出浮子擦洗。开表：先开上阀、再开下阀。防止液位冲击浮子，将浮子撞瘪。（2）乱磁现象磁浮子液位计长时间使用后，磁钢退磁，无法带动磁翻柱翻转，指示器红白紊乱。处理：当磁翻转液位计出现退磁、乱磁时，用磁铁梳理、更换浮子或面板，但无需更换连通器、上下连通阀等金属构件。（3）气阻现象原油中天然气大量析出，高速气流冲击浮子，浮子运动速度过快、磁翻柱有的来不及翻转，造成“乱磁”。处理：用磁棒现场梳理校正。（5）电伴热带故障测量原油时通常需要用防爆电热带伴热，并在筒体外面敷设保温层。电热带通过温控器控制。温控器感温温包紧贴连通器壁面，但不要靠近电热带，毛细管不能硬折死弯。设定温度以60~80℃为宜，过低易凝、过高易沸。二、静压式液位计1、测量原理Δp=Hρg线性关系：问题：由于仪表安装位置、引压管内液柱影响，使H＝0时，ΔP≠0需进行零点迁移。HPBPA液体ρΔP气体HPBPA液体ρΔP气体4mA20mAΔPmax0负迁移-ΔPmax-ΔPmax测量：易凝、易结晶或有腐蚀性的原油、污水、酸碱液等，为避免导压管阻塞与腐蚀，可采用法兰式差压变送器。2、法兰式差压变送器3、安装与应用静压式液位计的安装与应用主要是引压导管的安装、差压变送器的安装及应用问题，其要求与普通压力/差压变送器相同。4、日常维护及检查•被测介质不允许结冰，否则将涨破隔离膜片，必要时保温伴热。•切勿用硬物碰触隔离膜片，导致隔离膜片损坏。•检查设备外观是否完好。•检查接线是否松动。•密封是否完好。•检查信号线缆是否破损。•根据维保计划进行现场维护。•更换破损的密封胶圈。三、雷达式物位计1、基本原理C—微波传播速度（光速）1,802,002,202,402,602,803,003,203,4000,511,522,533,544,55发射波time反射波雷达液位计所用的电磁波为高频（24~26GHz）微波——电磁波，传播的速度为光速C。采用发射-反射-接收间歇模式。天线发射出的微波脉冲，经液面反射后，再被同一天线接收。微波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比。Ctd2Δ=（1）脉冲波(TDR)雷达液位计：由于雷达液位计发射的微波沿直线传播，在液面处产生反射和折射，30界面反射1,802,002,202,402,602,803,003,203,4000,511,522,533,544,55连接反射time液面反射01=cVεrcV02=01=cV（2）导波雷达液位计普通雷达：受障碍物影响，解决不了高温和水蒸气的影响。导波雷达液位计：通过导波杆传递雷达波，可以集中雷达波的能量。由于雷达波可以沿导波杆传播到液面以下，因此可以同时测量液位和油水界面。由罐的内壁到安装短管的外壁应大于罐直径的1/6。不可安装于罐顶的中心位置，干扰会导致信号丢失不可安装于料口的上方。安装保护盖以防直接的日照或雨淋。在信号波束内，应避免安装加温盘管，温度计等装置。法兰上的标记应指向罐壁。喇叭天线必须伸出接管。（300mm）2．安装3、常见故障及处理（1）原油的介电常数：油气介电常数过小、微波衰减过大，无法测量回波。否则需要用导波管。（2）温度和压力：微波的传播速度不受温度变化的影响。（3）液体特性：液体介质的相对介电常数，液面湍流状态、气泡大小等对微波有散射和吸收作用，从而造成对微波信号的衰减，这将影响液位计的正常工作。一、腰轮流量计容积式----测量累积流量。两个转子像“链节”，表面无齿，靠同轴齿轮驱动，同步反向转动。组成：测量主体+显示表头腰轮转动时，腰轮-隔板-壳体间保持动接触状态，封闭“月牙”型液柱。1、测量部分V=4NV。qv=4nV。腰轮受进出口压力差作用,产生力矩自主转动。吸入-分隔-排出液体。工作原理2、显示部分脉冲发信器机械计数器腰轮N连轴器齿轮传动电子计数器（远传指示）（就地指示）1）总量积算：齿轮转数N经传动齿轮系→减速i=1／N0（N0通过单位体积流体时腰轮转数）→机械计数器转动→其上字轮显示V值。机械计数器2）信号远传：发讯器将腰轮转数转换成电脉冲信号输出。光电脉冲发讯器：光栅发讯盘间歇性避开光源，光电管产生电脉冲，放大转换输出100~10kHz/m3。。3）数字式表头：取消传动齿轮系，腰轮经磁耦合驱动发讯器输出脉冲信号，由单片机处理显示。可显示瞬时、累积流量及温度、压力等参数。3、容积式流量计安装与应用避免高温、振动、腐蚀环境。对流量计采取隔热、防冻措施。流体温度不能超高额定温度（100~150℃)，防止转子膨胀卡壳。容积式流量计精度高(0.1~0.5)范围广(D=16~500mm)稳定可靠。测量受流体密度、粘度、温度压力、流态影响小。体积大、价格高。流量计前需装过滤器。防止砂卡、磨损。水平、低位安装，必须安装旁通管及捡漏阀，以便检修、校验。应保证流量计法兰与道同轴安装，防止产生附加应力。4、流量计的应用与维护容积式流量计精度高（0.5级或0.1~0.2级）。但其结构复杂，