伺服式液位计在油水界面测量领域的应用

T=W－(V－Vb)×ρ1+Vβ×ρ2
　　
　　式中 T——钢丝张力
　　
　　 W——浮子重力
　　
　　 V——浮子体积
　　
　　 Vb——浮子平衡时浸入的下部体积
　　
　　 ρ1——上密度
　　
　　 ρ2——中密度
　　
　　其中，W、V和Vβ均刻在浮子上为常数。
　　
　　在实际应用中，存在着乳化层，乳化层的密度梯度为非线性，而且随时在变化。由于没有明显的界面，所以我们这时在测量界面时，实际上是通过调整ρ1和ρ2两个值来测量某一位置，该位置的密度是相对固定的，即含油与含水的百分率是相对固定的，例如，通过调整ρ1、ρ2值，我们可以找到含油、含水各50%的位置，也可以找到含油70%、含水30%的位置。伺服式液位计实际上是通过测量钢丝上的张力来测量界面的，而钢丝的张力正比于介质的密度。所以，无论浮子找到的是哪**密度梯度，其含油(含水)百分率都是相���固定的，伺服式液位计应用于这一领域*大的优点就是它的测量值重复性非常好，这是其他类型仪表如射频导纳式界面仪所无法比拟的。
　　
　　伺服式液位计与人工捞样之间的比较，优点是明显的。采用人工捞样进行化验分析这种手段，由于捞样手法、下罐进度、停留时间等一系列的原因均会造成捞样成分的改变，而在化验过程中不同的化验手段同样会引起不同的结果，从而导致了较大的系统误差；而伺服式液位计是一种高**度的计量级仪表，测量界面时可以达到±2.7mm的**度。伺服式液位计作为一种先进的智能仪表，可以省去大量人力，可以远距离监控。
　　
　　由于伺服式液位计采用的是浮力平衡的原理，所以其在测量界面时只与密度的变化有关，而与其他因素无关。这样大大地提高了系统的**度与稳定性。
　　
　　在现场，我们把伺服式液位计与射频导纳式液位计之间的测量进行了比较。
　　
　　射频导纳式液位计采用的是利用高频电流测量探头与容器两个极板之间的电容值来计算出液位，它是在传统电容式物位计的基础上进行了改进，增加了探头根部抗粘附、抗冷凝的功能。但射频导纳式液位计在这一工况的实际应用中并不理想，主要原因有两点。一是当沉降罐排水时，油水界面下降，原油层下降到罐内较低位置，经过一段时间后，由于不断的进料，水不断的沉降，使得油水界面上升，但是由于原油的附着性，在探杆表面还会附着一层油膜。射频导纳式液位计所测量出的电容量为
　　
　　C=ε×S/D。
　　
　　式中 ε——电容两极板间介质的介电常数
　　
　　 S——极板面积
　　
　　 D——极板间距离
　　
　　由此公式可知，介质介电常数的变化是影响测量的关键。
　　
　　在使用射频导纳式液位计测量油水界面时，首先要进行实际标定，并且调整ε值到一适当的位置，测量才能够准确。由于界面上升后仍然存在着一层油膜附着在探杆上，使得该位置的ε值并不代表实际应检测的界面的ε值，所以会导致很大的测量误差。
　　
　　其二，由于在原油层与水层之间存在着厚薄不定的乳化层，而乳化层也不是单一的层面，存在着油包水、水包油，以及化学聚合物等，所以其内部物性、理化性能均十分不稳定，再加上进料带来的扰动使得该乳化层内部互相交错，非常复杂，而射频导纳式液位计检测的是导电性发生阶跃变化的电界面，而且要求上下层的介质导电性至少相差5倍以上才能准确地进行测量，所以在介质导电性模糊不清的工况是无法很好地测量的。
　　
　　在实际现场，我们在同一罐上同时使用了伺服式液位计和射频导纳式液位计，并同时送信号到控制室的微机屏幕上进行显示。结果，射频导纳式液位计的信号波动非常不稳定，波动*大超过了20cm，而伺服式液位计的测量结果非常稳定，由此我们看到伺服式液位计在测量油水界面时其稳定性和重复性是射频导纳等其他仪表所无法比拟的。
　　
　　总之，在油田的采油厂使用伺服式液位计测量油水界面。其**度、重复性、稳定性都令用户满意，并且由于它工作可靠、*作简单、易于维护，使得捞样工人从繁重的劳动中解放出来，提高了全厂的自动化水平，它值得进行推广。