油田自動化及數(shù)字遠傳培訓(xùn)班

1、油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華主講主講 王克華王克華油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華第一節(jié)第一節(jié) 油田自動化概述油田自動化概述 一、油氣田自動化的含義 油氣田自動化具有很寬泛的內(nèi)容。從勘探開發(fā)的物探、鉆井、錄井、油氣田自動化具有很寬泛的內(nèi)容。從勘探開發(fā)的物探、鉆井、錄井、測井、采油數(shù)據(jù)采集形成的地質(zhì)綜合研究系統(tǒng)，到采油、集輸、儲運、供測井、采油數(shù)據(jù)采集形成的地質(zhì)綜合研究系統(tǒng)，到采油、集輸、儲運、供配電、油建等生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控形成的生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)，乃至配電、油建等生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控形成的生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)，乃至生產(chǎn)下游的石化生產(chǎn)、油氣銷售、服務(wù)供應(yīng)等經(jīng)營管理系統(tǒng)都屬于油田自生產(chǎn)下

2、游的石化生產(chǎn)、油氣銷售、服務(wù)供應(yīng)等經(jīng)營管理系統(tǒng)都屬于油田自動化的范疇。動化的范疇。第二章 油田自動化與測控儀表油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華 但是狹義的油田自動化，一般是指油氣開采的油、氣、水井狀態(tài)及參但是狹義的油田自動化，一般是指油氣開采的油、氣、水井狀態(tài)及參數(shù)監(jiān)測，油氣集輸、管道輸送、石油化工生產(chǎn)過程的自動檢測與控制。數(shù)監(jiān)測，油氣集輸、管道輸送、石油化工生產(chǎn)過程的自動檢測與控制。 目前，生產(chǎn)過程的自動化已成為油田開發(fā)、油氣儲運、石油化工、燃目前，生產(chǎn)過程的自動化已成為油田開發(fā)、油氣儲運、石油化工、燃氣輸配等生產(chǎn)過程中必不可少的一個重要組成部分，為數(shù)字油田源數(shù)據(jù)層氣輸配等生產(chǎn)過程中必不可少

3、的一個重要組成部分，為數(shù)字油田源數(shù)據(jù)層提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 油田生產(chǎn)過程的自動化實油田生產(chǎn)過程的自動化實現(xiàn)了運行參數(shù)的自動采集、顯現(xiàn)了運行參數(shù)的自動采集、顯示、調(diào)節(jié)和異常報警，使生產(chǎn)示、調(diào)節(jié)和異常報警，使生產(chǎn)設(shè)備在最佳狀態(tài)下自動地運行。設(shè)備在最佳狀態(tài)下自動地運行。能夠正確地監(jiān)控設(shè)備運行，確能夠正確地監(jiān)控設(shè)備運行，確保安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率、保安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件，具有良好的經(jīng)改善勞動條件，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。濟和社會效益。 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華二、油氣田自動化的主要內(nèi)容 1 1、油、氣、注水井生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控與參數(shù)檢測、油、氣、注水井生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控與參數(shù)檢測

4、 包括油氣井油、套管壓力、溫度、流量檢測、抽油井功圖測量、電機包括油氣井油、套管壓力、溫度、流量檢測、抽油井功圖測量、電機電流電壓監(jiān)測與啟?？刂?；注水井干壓、回壓檢測與注水流量調(diào)控；邊遠電流電壓監(jiān)測與啟?？刂?；注水井干壓、回壓檢測與注水流量調(diào)控；邊遠井、海山采油平臺綜合參數(shù)監(jiān)控、井場視頻監(jiān)控、可燃氣體檢測、防盜報井、海山采油平臺綜合參數(shù)監(jiān)控、井場視頻監(jiān)控、可燃氣體檢測、防盜報警等。警等。 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華 2 2、油氣集輸處理生產(chǎn)測控、油氣集輸處理生產(chǎn)測控 包括計量轉(zhuǎn)油站、集輸聯(lián)合站、輕烴處理站、注水站工藝參數(shù)的自動包括計量轉(zhuǎn)油站、集輸聯(lián)合站、輕烴處理站、注水站工藝參數(shù)的自動檢

5、測與控制。檢測與控制。 如油氣水氣分離器、脫水器、加熱爐的監(jiān)測控制、外輸泵、如油氣水氣分離器、脫水器、加熱爐的監(jiān)測控制、外輸泵、破乳藥劑加藥泵流量控制、分隊產(chǎn)量計量、油罐監(jiān)測與自動盤庫、污水處破乳藥劑加藥泵流量控制、分隊產(chǎn)量計量、油罐監(jiān)測與自動盤庫、污水處理系統(tǒng)、原油穩(wěn)定與輕烴處理系統(tǒng)、長輸管線實時控制與泄漏報警等。理系統(tǒng)、原油穩(wěn)定與輕烴處理系統(tǒng)、長輸管線實時控制與泄漏報警等。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華.自動檢測系統(tǒng)：自動檢測系統(tǒng)：自動測量、變送生產(chǎn)工藝參數(shù)，并進行指示或記錄。自動測量、變送生產(chǎn)工藝參數(shù)，并進行指示或記錄。.自動控制系統(tǒng)：自動控制系統(tǒng)：自動調(diào)節(jié)工藝參數(shù)克服干擾因素的影響，

6、保持恒定。自動調(diào)節(jié)工藝參數(shù)克服干擾因素的影響，保持恒定。.自動保護系統(tǒng)：自動保護系統(tǒng)：參數(shù)在超超限報警，并采取停機等保護措施。參數(shù)在超超限報警，并采取停機等保護措施。.自動操縱系統(tǒng)：自動操縱系統(tǒng)：實現(xiàn)狀態(tài)切換的自動操作。實現(xiàn)狀態(tài)切換的自動操作。（如設(shè)備起停、切換、周期操作、程序控制）。（如設(shè)備起停、切換、周期操作、程序控制）。干擾因素對象對象自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動信號自動信號連鎖保護系統(tǒng)連鎖保護系統(tǒng)自動操縱自動操縱自動啟停系統(tǒng)自動啟停系統(tǒng)被調(diào)參數(shù)測量信號一、自動控制系統(tǒng)的組成第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)的組成及特性 1 1、自動化系統(tǒng)的類型、自動化系統(tǒng)的類型油田自動化與監(jiān)

7、控儀表 - 王克華變送器：變送器：測量水位，并轉(zhuǎn)換為測量信號。測量水位，并轉(zhuǎn)換為測量信號?？刂破骺刂破鳎罕容^測量值、給定值間的偏差，：比較測量值、給定值間的偏差，按控制規(guī)律輸出控制信號。按控制規(guī)律輸出控制信號。執(zhí)行器執(zhí)行器：根據(jù)控制信號，：根據(jù)控制信號，改變改變閥門開度、閥門開度、以改變水位。以改變水位。2 2、自動控制系統(tǒng)組成（例）、自動控制系統(tǒng)組成（例）自動控制過程：自動控制過程： “ “檢測偏差檢測偏差”“糾正偏差糾正偏差”控制器執(zhí)行器被控對象顯示儀表變送器油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華二、自動控制系統(tǒng)方框圖操縱變量q調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥干擾f被控變量y對象對象- - 測量值 z變送器變送器操

8、縱值p控制器控制器給定值x偏差e1 1、方框圖、方框圖方框圖中各參數(shù)的意義：方框圖中各參數(shù)的意義：被控對象：被控對象：被控制的生產(chǎn)過程或設(shè)備。被控制的生產(chǎn)過程或設(shè)備。被控變量被控變量 y y ：表征對象特性，被控制的參數(shù)。：表征對象特性，被控制的參數(shù)。干擾干擾 f f ：影響被調(diào)參數(shù)的外界因素。：影響被調(diào)參數(shù)的外界因素。測量值測量值 z z ：變送器的輸出，表示被調(diào)參數(shù)的大小。：變送器的輸出，表示被調(diào)參數(shù)的大小。給定值給定值 x x ：代表被調(diào)參數(shù)最佳值所對應(yīng)的信號值。：代表被調(diào)參數(shù)最佳值所對應(yīng)的信號值。偏差偏差 e e ：給定信號與測量信號值之差。：給定信號與測量信號值之差。e=x-z操縱值

9、操縱值 p p ：控制器輸出，控制控制閥啟閉開度。控制器輸出，控制控制閥啟閉開度。操縱變量操縱變量 q q ：被調(diào)節(jié)閥改變的流量參數(shù)?？筛淖儽徽{(diào)變量。被調(diào)節(jié)閥改變的流量參數(shù)?？筛淖儽徽{(diào)變量。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華就地安裝就地安裝嵌管安裝嵌管安裝盤面集中安裝盤面集中安裝集中盤后安裝集中盤后安裝(3).(3).儀表儀表氣動調(diào)節(jié)閥氣動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥帶閥門定位器帶閥門定位器帶電氣轉(zhuǎn)換器帶電氣轉(zhuǎn)換器(4).(4).調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥 電信號電信號 氣信號氣信號 電磁或聲波電磁或聲波 傳壓毛細管傳壓毛細管(2).(2).連接線連接線 熱電偶熱電偶 熱電阻熱電阻 節(jié)流元件節(jié)流元件 取壓點取壓

10、點(1).(1).檢測元件檢測元件1)1)、圖形符號、圖形符號2 2、控制流程圖及符號、控制流程圖及符號進料QT1載熱 t出料T Tt0TCTCTTTT調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器變送器變送器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象TC101取壓點取壓點連接線連接線儀表儀表第一位表示第一位表示變量，后位變量，后位字母表示儀字母表示儀表功能表功能儀表位號儀表位號油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華首位字母表示被測、控變量，后幾位字母表示儀表功能。首位字母表示被測、控變量，后幾位字母表示儀表功能。字字母母首位字母首位字母后繼字母后繼字母字字母母首位字母首位字母后繼字母后繼字母測控變量測控變量功能功能測控變量測控變量功能功能A A分析報警

11、報警P P壓力壓力C C電導(dǎo)率控制（調(diào)節(jié)）控制（調(diào)節(jié)）Q數(shù)量或件數(shù)q-積分、累積D密度d - 差R R放射性記錄或打印記錄或打印E E電壓檢測元件檢測元件S速度或頻率開關(guān)、連鎖F F流量流量f - 比T T溫度溫度傳送I I電流指示指示V V粘度閥閥、擋板、風(fēng)頁K時間或時間程序自動-手動操作器W力套管L L物位物位Y繼動器或計算器M水份或濕度Z位置驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)2)、字母代號、字母代號例：例：TCRA-102 溫度調(diào)節(jié)、記錄、報警控制系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)、記錄、報警控制系統(tǒng) TE-203溫度檢測元件（熱電阻）；溫度檢測元件（熱電阻）； LT-103液位變送器；液位變送器； PdI-211差壓指示；差壓指

12、示；FQR-累積流量記錄；累積流量記錄；PV-101壓力調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)閥油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華. .余差余差C：被調(diào)參數(shù)穩(wěn)定值與給定值間的殘余偏差。被調(diào)參數(shù)穩(wěn)定值與給定值間的殘余偏差。. .最大偏差最大偏差A(yù): A: 表示被調(diào)參數(shù)偏離給定值的程度。表示被調(diào)參數(shù)偏離給定值的程度。. . 衰減比衰減比n n：表示被調(diào)參數(shù)恢復(fù)、衰減程度。表示被調(diào)參數(shù)恢復(fù)、衰減程度。 nB/B 4-104-10為宜為宜. .調(diào)節(jié)時間調(diào)節(jié)時間Ts:Ts: 從干擾發(fā)生到被調(diào)參數(shù)進入穩(wěn)態(tài)值從干擾發(fā)生到被調(diào)參數(shù)進入穩(wěn)態(tài)值5 5所用的時間。所用的時間。三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華油氣集輸系統(tǒng)

13、站庫自動化主要由油氣集輸系統(tǒng)站庫自動化主要由自動檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)組成。自組成。自動調(diào)節(jié)儀表是指動調(diào)節(jié)儀表是指變送器變送器、控制器控制器、執(zhí)行器執(zhí)行器等自動化裝置。等自動化裝置。顯示顯示儀表儀表油氣生產(chǎn)過程油氣生產(chǎn)過程控制器或控制器或計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)壓力壓力流量流量液位液位溫度溫度執(zhí)行器執(zhí)行器檢測儀表及檢測儀表及變送器變送器四、自動化儀表作用及類型自動調(diào)節(jié)儀表主要有自動調(diào)節(jié)儀表主要有模擬模擬調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器、數(shù)字?jǐn)?shù)字調(diào)節(jié)器兩種。調(diào)節(jié)器兩種。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華n自動化儀表可分為模擬式和數(shù)字式兩類。自動化儀表可分為模擬式和數(shù)字式兩類。n模擬式儀

14、表：信號形式為連續(xù)變化的模擬量（模擬式儀表：信號形式為連續(xù)變化的模擬量（420mA420mA、15V15V等）；等）；n數(shù)字式儀表：信號形式為數(shù)字編碼信號（數(shù)字式儀表：信號形式為數(shù)字編碼信號（HARTHART、MORDbusMORDbus、FFFF等）。等）。n在實際應(yīng)用中，采用模擬式信號的變送器、執(zhí)行器等儀表占多數(shù)。在實際應(yīng)用中，采用模擬式信號的變送器、執(zhí)行器等儀表占多數(shù)。n目前模擬儀表，采用國際標(biāo)準(zhǔn)信號制式：目前模擬儀表，采用國際標(biāo)準(zhǔn)信號制式：n24V.DC24V.DC集中供電電源，傳輸信號為集中供電電源，傳輸信號為4-20mA DC4-20mA DC；控制室信號為；控制室信號為1-5V.

15、DC1-5V.DC。n現(xiàn)場變送器可以采用兩線制傳輸，有利于安全防爆?，F(xiàn)場變送器可以采用兩線制傳輸，有利于安全防爆。 4-20mA.DC4-20mA.DC24V.DC24V.DC電源電源變送器變送器25025015V15V安全柵安全柵顯示控制儀表顯示控制儀表油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華安全火花型防爆系統(tǒng)安全火花型防爆系統(tǒng)V420 mA15 V420 mA420 mA操作端安全柵I顯示儀表危險場所（現(xiàn)場）非危險場所（控制室）檢測端安全柵24V DC24V DC24V DC控制器油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華危險場所（現(xiàn)場）危險場所（現(xiàn)場）非危險場所（控制室）非危險場所（控制室）24V DC2

16、4V DC15 V15 V420 mA420 mA檢測端安全柵檢測端安全柵420 mA420 mA420 mA420 mA操作端安全柵操作端安全柵24V DC24V DC模擬式儀表一般是通過安全柵與控制器或工控計算機的輸入模擬式儀表一般是通過安全柵與控制器或工控計算機的輸入/ /輸出卡輸出卡（AI/AOAI/AO）連接，）連接，24V24V電源可由電流信號輸入卡或配電安全柵提供。構(gòu)成電源可由電流信號輸入卡或配電安全柵提供。構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)。特別適用于石油工業(yè)站場控制系統(tǒng)。安全火花防爆系統(tǒng)。特別適用于石油工業(yè)站場控制系統(tǒng)。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華核心器件核心器件“硅杯硅杯” 承壓膜片

17、為單晶硅片。承壓膜片為單晶硅片。 在硅膜片背面擴散制出在硅膜片背面擴散制出 4 個壓敏電阻。個壓敏電阻。2、原理單晶硅膜片受壓變形時，其上各處應(yīng)力不同。單晶硅膜片受壓變形時，其上各處應(yīng)力不同。1、結(jié)構(gòu)R2、R3受拉應(yīng)力，電阻增加；受拉應(yīng)力，電阻增加；R1、R4受壓應(yīng)力，電阻減小受壓應(yīng)力，電阻減小。R1、R2、R3、R4組成電橋，組成電橋，輸出電壓輸出電壓Vab正比于壓力。正比于壓力。由表頭的放大轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為由表頭的放大轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。VadVbdVabR1R2R3R4a ab bc cd d一、擴散硅壓力變送器第四節(jié) 壓力檢測儀表油田自動化與監(jiān)控儀表 -

18、 王克華3、放大轉(zhuǎn)換電路 由測量橋路、恒流源、輸出放大、由測量橋路、恒流源、輸出放大、V-I V-I 轉(zhuǎn)換電路等組成轉(zhuǎn)換電路等組成 測量橋路測量橋路放大器放大器V-IV-I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路電源電源- -指示指示 P=0P=0時，時，R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=R=R4 4 I Ia a=I=Ib b=0.5mA, I=0.5mA, I2 2=3mA=3mA 輸出輸出 I I0 0=I=I1 1+I+I2 2=4mA=4mA P0P0時，時，R R1 1R R3 3R R2 2R R4 4 V Vad ad V Vbd bd , U, Uabab0 0 放大放大I I2 2 I I

19、2 2=319mA=319mA 輸出輸出 I I0 0=I=I1 1+I+I2 2=4-20mA=4-20mA油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華特點：特點：硅膜片變形微小，彈性特性良好，靈敏度高，頻率響應(yīng)好；結(jié)構(gòu)簡單，可以小型化、集成化；精度高：0.2土0.02，測量范圍寬：0. 5kPa210MPa。接線接線油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華類型類型油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華 電容式差壓變送器，由測量、轉(zhuǎn)換部分組成。電容式差壓變送器，由測量、轉(zhuǎn)換部分組成。 轉(zhuǎn)換部分：轉(zhuǎn)換部分：測量電容測量電容C轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為4-20mA.輸出輸出檢測部分：檢測部分：P 電容膜盒膜片位移電容膜盒膜片位移電容電

20、容C測量范圍寬廣：測量范圍寬廣：0.01kPa0.01kPa至至70MPa70MPa。精度高（可達精度高（可達 0.250.25），靈敏度高；），靈敏度高；結(jié)構(gòu)堅實，穩(wěn)定可靠，耐震動、耐沖擊，抗過載；結(jié)構(gòu)堅實，穩(wěn)定可靠，耐震動、耐沖擊，抗過載；二、電容式差壓變送器油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華引線引線玻璃體玻璃體鍍金電極鍍金電極測量膜片測量膜片隔離膜片隔離膜片基座基座P1P2C1C2感壓元件：電容膜盒。感壓元件：電容膜盒。1、檢測部分P1-P20 時時隔離膜片隔離膜片硅油傳壓硅油傳壓中心膜片向右側(cè)凸起中心膜片向右側(cè)凸起 C1C2兩玻璃體內(nèi)側(cè)凹球面鍍膜作

21、固定電極；中間膜片作可動電極，組成兩個電容兩玻璃體內(nèi)側(cè)凹球面鍍膜作固定電極；中間膜片作可動電極，組成兩個電容C1、C2。初始狀態(tài)，。初始狀態(tài)， P1-P2=0時，兩電容對稱：時，兩電容對稱： C2=C1 =C0 C2+C1 =2C0 ，C2-C1與與 P成線性關(guān)系；經(jīng)轉(zhuǎn)換放大成線性關(guān)系；經(jīng)轉(zhuǎn)換放大標(biāo)準(zhǔn)信號標(biāo)準(zhǔn)信號4-20mA輸出。輸出。 01dAC 0dAC2PdKdCCCC220011 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華2、轉(zhuǎn)換部分C1、C2由振蕩器供電由振蕩器供電轉(zhuǎn)換為電流轉(zhuǎn)換為電流i1、i2相敏整流相敏整流Ii、ICMIi=i2-i1 PIcm=i2+i1 2C0放大轉(zhuǎn)換放大轉(zhuǎn)換 4-20

22、mAIcm與基準(zhǔn)與基準(zhǔn)源比較源比較Ii If+I0 零點量程調(diào)整零點量程調(diào)整放大放大反饋反饋控控制振蕩制振蕩器器 維維持持 Icm11eCi 22eCi )Ce(CiiI1212cm )Ce(CiiI1212i PKIICCCCIcmcm1212i 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華接線接線油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華安裝安裝油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華三、智能型壓力/差壓變送器 1、典型結(jié)構(gòu)傳感器傳感器ROM存儲存儲CPU主程序主程序;PROM存儲傳感器補償特性、用戶設(shè)定存儲傳感器補償特性、用戶設(shè)定;EEPROM存儲備份參數(shù)。存儲備份參數(shù)。A/D模模-數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)轉(zhuǎn)換；CPU控制及數(shù)據(jù)處

23、理；控制及數(shù)據(jù)處理；D/A數(shù)數(shù)-模轉(zhuǎn)換。模轉(zhuǎn)換。內(nèi)部總線內(nèi)部總線數(shù)字信號數(shù)字信號調(diào)制調(diào)制- -解調(diào)解調(diào)智能變送器：利用微處理器、數(shù)字通信技術(shù)，使變送器具備分析、計算和通智能變送器：利用微處理器、數(shù)字通信技術(shù)，使變送器具備分析、計算和通信能力。功能增加，性能提高，使用方便靈活。信能力。功能增加，性能提高，使用方便靈活。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華2、特點 (1).硬件：傳感器件先進、集成度高，可靠性高、體積小。硬件：傳感器件先進、集成度高，可靠性高、體積小。 （擴散硅式、浮動電容膜盒器、硅微電容式、硅諧振梁式）。（擴散硅式、浮動電容膜盒器、硅微電容式、硅諧振梁式）。 (2).技術(shù)性能：微處理

24、器實現(xiàn)非線性校正、溫度補償，性能較高。技術(shù)性能：微處理器實現(xiàn)非線性校正、溫度補償，性能較高。 (3).遠程組態(tài)：可對儀表零點、量程、顯示方式遠方設(shè)定。遠程組態(tài)：可對儀表零點、量程、顯示方式遠方設(shè)定。 (4).通訊：實現(xiàn)儀表間數(shù)字通訊。通訊：實現(xiàn)儀表間數(shù)字通訊。 3、3051C差壓變送器 (1).工作原理：工作原理： 壓差、溫度檢測信號壓差、溫度檢測信號A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 微處理微處理器器傳感器修正傳感器修正+線性化線性化+溫度補償溫度補償+零點量程設(shè)置零點量程設(shè)置+自診自診斷處理斷處理 D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換+數(shù)字通信數(shù)字通信 420mA+HART輸出。輸出。 (2).組態(tài)：用組態(tài)：用“手操器手操器”遠程

25、設(shè)定變送器參數(shù)。遠程設(shè)定變送器參數(shù)。 （測量范圍、零點和量程調(diào)整、線性或平方根輸出、阻尼（測量范圍、零點和量程調(diào)整、線性或平方根輸出、阻尼時間、工程單位選擇、指定工位號等）。時間、工程單位選擇、指定工位號等）。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華3051C3051C差壓變送器組成差壓變送器組成油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華結(jié)構(gòu)：連通管、磁性浮子、磁性翻板結(jié)構(gòu)：連通管、磁性浮子、磁性翻板( (球球) )特點：結(jié)構(gòu)牢固、工作可靠、顯示直觀；精度特點：結(jié)構(gòu)牢固、工作可靠、顯示直觀；精度 較低，可測高溫、高壓、不透明液體。較低，可測高溫、高壓、不透明液體。原理：原理： 磁性浮子磁性浮子隨液位升降隨液位升

26、降吸引磁板吸引磁板 翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) 液面以下液面以下 紅面向外翻；紅面向外翻； 液面以上液面以上 白面向外翻白面向外翻 紅紅(液液)-白白(氣氣)分界處表示液位。分界處表示液位。一、磁翻轉(zhuǎn)液位計 注意：磁性浮子的極性有所不同，上下也有方注意：磁性浮子的極性有所不同，上下也有方 向性，更換浮子時不要裝反。向性，更換浮子時不要裝反。第五節(jié) 液位檢測儀表油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華二、靜壓式液位計二、靜壓式液位計 1、測量原理 靜壓原理：靜壓原理： p = PB - PA= Hg H = p /g 靜壓差靜壓差p 與液位與液位H成線性關(guān)系：成線性關(guān)系： 問題：由于儀表安裝位置、引壓管內(nèi)液柱影響，使問題

27、：由于儀表安裝位置、引壓管內(nèi)液柱影響，使H0 時，時，P0 需進行零點遷移需進行零點遷移H HP PB BP PA A液體液體P P氣體氣體油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華H HP Pa aP Pb b2、零點遷移問題問題：由于安裝位置及隔離液影響使得問題：由于安裝位置及隔離液影響使得HH0 0時，時，P 0P 0，零點錯誤輸出，零點錯誤輸出 I4mA I4mA。遷移：通過調(diào)節(jié)差壓變送器的零點、量程，遷移：通過調(diào)節(jié)差壓變送器的零點、量程，使使HH0 0時，輸出零位信號時，輸出零位信號 I=4mA I=4mA 。1). P| 1). P| HH0 0 = 0 = 0，無遷移。，無遷移。2). P

28、| 2). P| HH0 0 0 0，正遷移，正遷移: : 3). P| 3). P| HH0 0 0 0，負遷移，負遷移: : 正遷移正遷移+Pmax +Pmax 4mA20mAPPPmax 0 負遷移負遷移-Pmax -Pmax H Hh h1 1P Pa aP Pb bH Hh h2 2h h1 1P Pa aP Pb b油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華如果被測介質(zhì)易凝、易結(jié)晶或有腐蝕性，為避免導(dǎo)壓管阻塞與腐蝕，可如果被測介質(zhì)易凝、易結(jié)晶或有腐蝕性，為避免導(dǎo)壓管阻塞與腐蝕，可采用法蘭式差壓采用法蘭式差壓變送器變送器。2、應(yīng)用油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華三、超聲波式液位計1、基本原理

29、V Vc c超聲波在被測介質(zhì)中的聲速；超聲波在被測介質(zhì)中的聲速； t t超聲波往返時間。超聲波往返時間。2、反射式超聲波液位計 發(fā)射器發(fā)射器交流電壓交流電壓晶體振動晶體振動超聲超聲（逆壓電效應(yīng)）。（逆壓電效應(yīng)）。 接受器接受器超聲超聲晶體振動晶體振動交流交流電壓（正壓電效應(yīng)）。電壓（正壓電效應(yīng)）。hLHtvh=c 21 超聲波：超聲波：f =2=210104 411101011 11 HzHz聲波。頻率高、方向性好。聲波。頻率高、方向性好。 超聲波在氣超聲波在氣- -液分界面上反射強烈。液分界面上反射強烈。 回聲測距法?；芈暅y距法。外殼外殼吸收塊吸收塊壓電元件壓電元件油田自動化與監(jiān)控儀表 -

30、王克華反射聲波反射聲波接收換能器接收換能器電脈沖電脈沖放大整形放大整形觸發(fā)計時電路觸發(fā)計時電路停止計時。停止計時。時鐘電路時鐘電路定時定時觸發(fā)振蕩器觸發(fā)振蕩器發(fā)射換能器發(fā)射換能器輸出超聲波輸出超聲波脈沖脈沖。 計時電路計時電路測出時間差測出時間差t 計算空高計算空高h =ct/2 求求液位液位H H =L-h 顯示顯示油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華四、雷達式物位計1、基本原理C C 微波傳播速度（光速）微波傳播速度（光速） 回波測距法：雷達波（微波）的往返時間回波測距法：雷達波（微波）的往返時間 t 正比于天線到液面的距離正比于天線到液面的距離 dCtd2 2tCLdLH t 極其微小，直接

31、測量極其微小，直接測量t非常困難非常困難用連續(xù)調(diào)頻法（用連續(xù)調(diào)頻法（FMCW） 天線天線發(fā)射線性調(diào)頻波發(fā)射線性調(diào)頻波液面液面反射波（延遲反射波（延遲t t 的線性調(diào)頻波）的線性調(diào)頻波）天線天線。 發(fā)射發(fā)射/反射信號在同一時刻上的頻率差反射信號在同一時刻上的頻率差fd 正比于正比于t 正比于正比于d。 差頻信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，可計算出得液位值差頻信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，可計算出得液位值h h。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華TFftd cFfTdd 22、雷達液位計組成：當(dāng)波速當(dāng)波速C、周期、周期T、頻偏、頻偏F 確定后確定后,空高空高d與差頻信號與差頻信號fd成正比。成正比。Ctd2 油田自動化與監(jiān)控

32、儀表 - 王克華3特點及應(yīng)用 非接觸測量、無活動部件，可靠性高，壽命長，安裝方便。非接觸測量、無活動部件，可靠性高，壽命長，安裝方便。 適用于高粘度、易結(jié)晶、強腐蝕及易爆易燃介質(zhì)。適用于高粘度、易結(jié)晶、強腐蝕及易爆易燃介質(zhì)。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華五、磁致伸縮液位計1、磁致伸縮傳感器的組成信號檢測線圈外套一不導(dǎo)磁的不銹鋼保護管磁致伸縮管：軟磁材料制成的0.7mm薄壁細管內(nèi)穿一條用于產(chǎn)生脈沖磁場的銅導(dǎo)線磁性浮子油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華脈沖電流銅導(dǎo)線沿波導(dǎo)管產(chǎn)生下移磁場遇浮子磁場磁力作用波導(dǎo)管扭轉(zhuǎn)變形波以速度v沿波導(dǎo)管上、下傳播在檢測線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓脈沖。2、工作原理Lh測量電流

33、發(fā)射脈沖與返回脈沖之間的時間測量電流發(fā)射脈沖與返回脈沖之間的時間tt確定磁浮子的位置。確定磁浮子的位置。t油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華. .可同時測量液面和界面，能測量含泡沫、強腐蝕性和易揮發(fā)性的液體?？赏瑫r測量液面和界面，能測量含泡沫、強腐蝕性和易揮發(fā)性的液體。. .精度高（精度高（0.010.01F.SF.S）。誤差不超過）。誤差不超過1mm1mm，重復(fù)性高達，重復(fù)性高達0.025mm0.025mm。. .簡單可靠，無需維護簡單可靠，無需維護, ,儀表無需重新校準(zhǔn)即可投入使用。儀表無需重新校準(zhǔn)即可投入使用。. .測量受波導(dǎo)管、保護管限制，最大測量可達測量受波導(dǎo)管、保護管限制，最大測量可

34、達30 m30 m。. .適應(yīng)性強。工作溫度適應(yīng)性強。工作溫度-40-40150150，工作壓力小于，工作壓力小于2MPa2MPa。3、特點油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華構(gòu)成：內(nèi)電極棒外套絕緣層，與金屬罐體構(gòu)成：內(nèi)電極棒外套絕緣層，與金屬罐體組成同軸電容。組成同軸電容。當(dāng)罐內(nèi)液位高度為當(dāng)罐內(nèi)液位高度為hh，傳感器電容：，傳感器電容： 三、射頻導(dǎo)納物位計1、基本原理射頻導(dǎo)納物位計是在電容式物位測量原理基礎(chǔ)上射頻導(dǎo)納物位計是在電容式物位測量原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型物位測量技術(shù)。發(fā)展起來的新型物位測量技術(shù)。傳感器電容變化量傳感器電容變化量C C正比于液位高度為正比于液位高度為hh。在電脫水器中，上

35、部是原油、下部是水，電容：在電脫水器中，上部是原油、下部是水，電容：H Hh掛料因而可以測量油水界面高度因而可以測量油水界面高度 h h。但測量粘性導(dǎo)電液體時，液位變化會有殘余粘液粘附但測量粘性導(dǎo)電液體時，液位變化會有殘余粘液粘附在傳感電極的絕緣層上（掛料），形成虛假液位。在傳感電極的絕緣層上（掛料），形成虛假液位。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華射頻射頻 是頻率是頻率1540KHz1540KHz的高頻交流電的高頻交流電導(dǎo)納導(dǎo)納 是電阻、電容、電感阻抗的倒數(shù)。是電阻、電容、電感阻抗的倒數(shù)。 液位計中只有電容、電阻成分。阻抗：液位計中只有電容、電阻成分。阻抗：2、射頻導(dǎo)納測量原理掛料層很薄，掛料

36、電阻掛料層很薄，掛料電阻R Rg g很大，液面下液很大，液面下液體電阻可忽略不計，體電阻可忽略不計，R=RR=Rg g。掛料層較長時，掛料層的容抗與其電阻數(shù)掛料層較長時，掛料層的容抗與其電阻數(shù)值相等：值相等：ggRC=1測量掛料電阻測量掛料電阻R Rg g即可確定掛料電容即可確定掛料電容C Cg g，由此可計算，由此可計算有效電容有效電容C Cw w=C=Cx x- C- Cg g。 消除掛料電容的影響。消除掛料電容的影響。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華在激勵電壓在激勵電壓V Vg g 作用下，掛料電流作用下，掛料電流 I Ig g 的相位落后于物位電流的相位落后于物位電流 I Iw w 的

37、相位的相位 90, 90, 如如果在每個周期的果在每個周期的/4/4相位時，進行電流測量，則此時黏附層電流的幅值為零，相位時，進行電流測量，則此時黏附層電流的幅值為零， 測得的電流中只包含物位電流測得的電流中只包含物位電流I Iw w。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華3、射頻導(dǎo)納液位計組成由傳感器與轉(zhuǎn)換部分組成。由傳感器與轉(zhuǎn)換部分組成。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華一、腰輪流量計： 兩個轉(zhuǎn)子像兩個轉(zhuǎn)子像“鏈節(jié)鏈節(jié)”，表面無齒，靠同軸，表面無齒，靠同軸齒輪驅(qū)動，同步反向轉(zhuǎn)動。齒輪驅(qū)動，同步反向轉(zhuǎn)動。 1、組成：測量主體：測量主體+ +顯示表頭顯示表頭第六節(jié) 流量

38、檢測儀表 腰輪轉(zhuǎn)動時，腰輪腰輪轉(zhuǎn)動時，腰輪- -隔板隔板- -殼體間保持動接殼體間保持動接觸狀態(tài)，封閉觸狀態(tài)，封閉“月牙月牙”型液柱。型液柱。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華結(jié)論結(jié)論： V =4NVV =4NV。 q qv v=4nV=4nV。力矩力矩狀態(tài)狀態(tài)A A腰輪腰輪力矩力矩A A腰輪腰輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向B B腰輪腰輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向B B腰輪腰輪力矩力矩aMA0順轉(zhuǎn)順轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)MB=0bMA0MB0cMA=0MB0dMA0MB0 腰輪受進出口壓力差作用腰輪受進出口壓力差作用, , 產(chǎn)生力矩自主轉(zhuǎn)動。吸入產(chǎn)生力矩自主轉(zhuǎn)動。吸入- -分隔分隔- -排出液體。排出液體。2、工作原理油田自動化與監(jiān)控儀表 -

39、王克華 3、結(jié)構(gòu)類型1）通過磁性耦合）通過磁性耦合將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動傳到隔板外。將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動傳到隔板外。3）有立式、臥式兩種形式。）有立式、臥式兩種形式。2）大型腰輪流量計，有雙對腰輪。）大型腰輪流量計，有雙對腰輪。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華4、流量顯示部分1 1）總量積算：）總量積算：齒輪轉(zhuǎn)數(shù)齒輪轉(zhuǎn)數(shù) N N 經(jīng)傳動齒輪系經(jīng)傳動齒輪系減速減速 i = 1i = 1N N0 0（N N0 0通過單位通過單位體積流體時腰輪轉(zhuǎn)數(shù)）體積流體時腰輪轉(zhuǎn)數(shù)） 機械計數(shù)器轉(zhuǎn)動機械計數(shù)器轉(zhuǎn)動其上字輪顯示其上字輪顯示V V值。值。脈沖發(fā)信器脈沖發(fā)信器機械計數(shù)器機械計數(shù)器腰輪腰輪N連軸器連軸器齒輪傳動齒輪傳動電子計數(shù)

40、器電子計數(shù)器（遠傳指示）（遠傳指示）（就地指示）（就地指示）2 2）信號遠傳：）信號遠傳：發(fā)訊器將腰輪轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號輸出。發(fā)訊器將腰輪轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號輸出。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華結(jié)構(gòu)：筒形轉(zhuǎn)子、刮板、凸輪軸。結(jié)構(gòu)：筒形轉(zhuǎn)子、刮板、凸輪軸。原理：流體壓差原理：流體壓差推動推動刮板刮板- -轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動凸輪軸固定，凸輪軸固定，刮板貼近內(nèi)壁轉(zhuǎn)動刮板貼近內(nèi)壁轉(zhuǎn)動封閉封閉計量室內(nèi)液體，計量室內(nèi)液體，轉(zhuǎn)動一周排出轉(zhuǎn)動一周排出4 4個計量室流體個計量室流體測量轉(zhuǎn)數(shù)測量轉(zhuǎn)數(shù)表頭表頭指示累計流量。指示累計流量。外殼外殼內(nèi)殼內(nèi)殼上蓋上蓋出軸出軸密封圈密封圈內(nèi)蓋內(nèi)蓋軸承座軸承座轉(zhuǎn)子筒轉(zhuǎn)子筒軸

41、承軸承刮板刮板凸輪凸輪滾子滾子軸承軸承擋快擋快二、刮板流量計 特點：特點：1 1）適宜測量高粘度、帶砂液體。轉(zhuǎn)子不易卡。）適宜測量高粘度、帶砂液體。轉(zhuǎn)子不易卡。2 2）壓損小（）壓損?。?0kPa),30kPa),適于、適于、大流量測量。大流量測量。3 3）振動及噪音小。）振動及噪音小。 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華1、結(jié)構(gòu)：雙轉(zhuǎn)子流量計（螺桿流量計）一對特殊齒型的螺旋轉(zhuǎn)子直接嚙合，靠進、出口壓差推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，螺旋轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周可輸出 8 倍空腔的容積。三、雙轉(zhuǎn)子流量計 3、特點：雙轉(zhuǎn)子流量計具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕；精度高（0.1、0.2、0.5級）、可靠性高、噪音低、無脈動、流量大、

42、重復(fù)性好、保持高精度壽命長和環(huán)境適應(yīng)性強度等特點。 2、原理：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)與流體的累積流量成正比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與流體的瞬時流量成正比。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)通過磁性聯(lián)軸器傳到表頭計數(shù)器，顯示出流過流量計（流過管道）的流量。 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華4、容積式流量計的安裝與應(yīng)用5 5）流量計前需裝過濾器。防止砂卡、磨損。）流量計前需裝過濾器。防止砂卡、磨損。6 6）水平、低位安裝，必須安裝旁通管路，或并聯(lián)使用，以便檢修、校驗。）水平、低位安裝，必須安裝旁通管路，或并聯(lián)使用，以便檢修、校驗。7 7）投運前旁通沖洗，緩慢開、關(guān)。停用時放空。）投運前旁通沖洗，緩慢開、關(guān)。停用時放空。 1 1）精度高）精度高(

43、0.10.5)(0.10.5)；范圍廣；范圍廣(D=16500mm)(D=16500mm)；穩(wěn)定可靠。；穩(wěn)定可靠。 2 2）測量結(jié)果與流體密度、粘度、溫度壓力、流態(tài)影響小。體積大、價格高。）測量結(jié)果與流體密度、粘度、溫度壓力、流態(tài)影響小。體積大、價格高。3 3）避免高溫、振動、腐蝕環(huán)境。）避免高溫、振動、腐蝕環(huán)境。4 4）流體溫度不能超高額定溫度（）流體溫度不能超高額定溫度（100150)100150)，防止轉(zhuǎn)子膨脹卡殼。，防止轉(zhuǎn)子膨脹卡殼。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華四、渦街流量計 1、原理旋渦發(fā)生體旋渦發(fā)生體使流體邊界層剝離使流體邊界層剝離 單側(cè)旋渦頻率單側(cè)旋渦頻率f與流速與流速V成線

44、性關(guān)系成線性關(guān)系：dvSfrSt-斯特羅哈爾數(shù)。由測量管、旋渦發(fā)生體、轉(zhuǎn)換部分組成由測量管、旋渦發(fā)生體、轉(zhuǎn)換部分組成旋渦發(fā)生體：具有旋渦發(fā)生體：具有非流線型截面的柱體截面的柱體 。 兩側(cè)交替地產(chǎn)生旋渦兩側(cè)交替地產(chǎn)生旋渦 卡曼渦街?？鼫u街。wrvKffSdAvAq Kw-儀表系數(shù)，一般通過實驗測得。 當(dāng)滿足當(dāng)滿足 h/L= 0.281時時旋渦列穩(wěn)定。旋渦列穩(wěn)定。Dlhd油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華3、轉(zhuǎn)換器qv智能漩渦流量變送器智能漩渦流量變送器 2、結(jié)構(gòu)類型組成：檢測器、轉(zhuǎn)換器組成：檢測器、轉(zhuǎn)換器檢測器：檢測器：漩渦發(fā)生體、檢測元件、殼體。轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器：前置放大器、濾波整形電路、信號處

45、理電路。漩渦發(fā)生體：漩渦發(fā)生體：圓柱、三角柱、梯形柱、T形柱。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華1、工作原理Kfqv 流體流體螺旋起旋器螺旋起旋器強迫旋轉(zhuǎn)強迫旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生產(chǎn)生漩渦流漩渦流 管腔收縮段管腔收縮段- 速度漸大速度漸大 擴散段擴散段流速流速突降突降 流體回流流體回流漩渦流變成繞軸線中心螺旋狀進動漩渦流變成繞軸線中心螺旋狀進動（貼近擴散段的壁面旋進）（貼近擴散段的壁面旋進） 漩進頻率正比于漩進頻率正比于v2、結(jié)構(gòu)組成 由傳感器由傳感器 + 轉(zhuǎn)換器組成。轉(zhuǎn)換器組成。 傳感器：包括表體、起旋器、消旋器和檢測元件。傳感器：包括表體、起旋器、消旋器和檢測元件。五、旋進漩渦流量計油田自動化與監(jiān)控儀表

46、- 王克華3、特點與應(yīng)用特點：特點： 1）測量不受流體參數(shù)、狀態(tài)影響。）測量不受流體參數(shù)、狀態(tài)影響。 2）無可動部件，壓力損失??；）無可動部件，壓力損失小； 3）直接輸出頻率信號，抗干擾。）直接輸出頻率信號，抗干擾。 4）精度較高）精度較高 (1 2)，量程寬，量程寬 (15:1)； 5）安裝簡便，維護量小，故障率低。）安裝簡便，維護量小，故障率低。使用使用1）前后要有直管段：前）前后要有直管段：前1030D；后；后510D；2）避免環(huán)境振動；不必定期校驗。）避免環(huán)境振動；不必定期校驗。3）保證滿管流動。）保證滿管流動。4）Re=(2104 7104 )；液體；液體V=0.387m/s；氣體；

47、氣體V=460m/s油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華（a）垂直安裝 （b） 測量含液氣體 （c）測量含氣液體油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華qv - Ex線性關(guān)系，與流體性質(zhì)、流態(tài)、狀態(tài)無關(guān)。線性關(guān)系，與流體性質(zhì)、流態(tài)、狀態(tài)無關(guān)。 導(dǎo)電流體流過磁場導(dǎo)電流體流過磁場（可視為直徑為可視為直徑為D D 的導(dǎo)電園片依次通過磁場）的導(dǎo)電園片依次通過磁場）切割磁力線切割磁力線 產(chǎn)生出感生電勢產(chǎn)生出感生電勢E，由電極傳出。，由電極傳出。 1、工作原理六、電磁流量計vDBEX EKEBDqvDqExvv442 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華2、結(jié)構(gòu)測量管為非金屬管或絕緣內(nèi)襯管，防止將測量管為非金屬管或絕緣內(nèi)

48、襯管，防止將Ex短路。短路。測量管應(yīng)不導(dǎo)磁、高內(nèi)阻，以減少磁屏蔽、渦流損耗。測量管應(yīng)不導(dǎo)磁、高內(nèi)阻，以減少磁屏蔽、渦流損耗。電極應(yīng)水平安裝，耐腐、耐磨。電極應(yīng)水平安裝，耐腐、耐磨。電磁流量計組成：電磁流量變送器電磁流量計組成：電磁流量變送器 電磁流量轉(zhuǎn)換器電磁流量轉(zhuǎn)換器 qvEx轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 放大、濾波、顯示放大、濾波、顯示電磁流量計類型：分體式、一體式。電磁流量計類型：分體式、一體式。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華1 1）上、下游直管段）上、下游直管段5D5D、3D3D。2 2）測量管必須充滿液體。水平安裝時，兩電極平行于水平面。）測量管必須充滿液體。水平安裝時，兩電極平行于水平面。3 3）感

49、應(yīng)電勢易受外界電磁干擾。要遠離大的電磁設(shè)備。）感應(yīng)電勢易受外界電磁干擾。要遠離大的電磁設(shè)備。4 4）傳感器及管道須可靠接地）傳感器及管道須可靠接地(10)(99.5% 99.5% FeFe45% 45% NiNi0.1%0.1%CoFeMnCoFeMn5.2695.269-40-40600600760760精度低、測溫范圍小、靈敏、線性好、價格低銅銅- -康銅康銅T T100% 100% CuCu 45% 45% NiNi0.1%0.1%CoFeMnCoFeMn 4.2794.279-270-270350350400400精度高、測溫范圍小、靈敏、線性好、價格低2、常用熱電偶種類及結(jié)構(gòu)（1 1

50、）、種類）、種類油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華.熱電極：正負極點焊、對焊、絞焊而成。直徑：貴金屬0.3-0.5mm；普通金屬0.5-3.2mm；長度：L350-2000mm。.絕緣管：防止熱電極短路。材料：氧化鋁1600、陶瓷1200、石英1100。.保護管：保護熱電極免受化學(xué)腐蝕和損傷。材料：氧化鋁1600、高溫不銹鋼1200、高溫鋼1000、不銹鋼900、碳鋼600。.接線盒：用于連接引線、防水防塵。形式：普通型、防濺型、防水型、防爆型。（2 2）、熱電偶結(jié)構(gòu)）、熱電偶結(jié)構(gòu) 油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華 3、冷端溫度補償 補償導(dǎo)線：補償導(dǎo)線：在常溫下與熱電偶熱電特性相同，以代替熱電偶

51、將冷端引到遠處。在常溫下與熱電偶熱電特性相同，以代替熱電偶將冷端引到遠處。補償導(dǎo)線與熱電偶型號對應(yīng)，有正負極之分，配對使用。補償導(dǎo)線與熱電偶型號對應(yīng)，有正負極之分，配對使用。熱電偶名稱熱電偶名稱分分度度號號補償導(dǎo)補償導(dǎo)線型號線型號補償導(dǎo)線材料補償導(dǎo)線材料允差允差100100B B級級/A/A級級正電極正電極負電極負電極鉑銠鉑S/RSC銅紅銅鎳綠5.0/3.0鎳鉻鎳硅KKC銅紅銅鎳蘭2.5/1.5KX鎳鉻紅鎳硅黑2.5/1.5鎳鉻硅鎳硅NNC銅紅銅鎳淺灰2.5/1.5NX鎳鉻硅紅鎳硅深灰2.5/1.5鎳鉻銅鎳EEX鎳鉻紅銅鎳棕2.5/1.5鐵銅鎳JJX鐵紅銅鎳紫2.5/1.5銅銅鎳TTX銅紅銅鎳

52、白1.0/0.5油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華二、熱電阻溫度計測溫范圍：測溫范圍：-200850 1、常用熱電阻(1)、鉑電阻、鉑電阻 特點：精度高、穩(wěn)定性好、抗氧化、電阻率大、小、R-T非線性。 測溫范圍：-200850 種類：Pt10（Ro=10）、Pt100（Ro=100）組成：組成：熱電阻+ 連接導(dǎo)線+ 顯示儀表(2)(2)、銅電阻、銅電阻特點：精度低、靈敏度高、R-T線性、價格低，易氧化、電阻率低。測溫范圍：-50150種類：Cu50（Ro=50）、Cu100（Ro=100）油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華2、熱電阻結(jié)構(gòu)由電阻體、絕緣管、保護管、接線盒組成。由電阻體、絕緣管、保護管

53、、接線盒組成。 鉑電阻體：有架形、微形兩種。鉑電阻體：有架形、微形兩種。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華3、一體化溫度變送器一體化溫度變送器由測溫元件和變送器模塊兩部分構(gòu)成。變送器模塊把測溫元件的輸出信號Et或Rt，轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號420mA.DC。熱電偶變送器模塊：變送器在出廠前已經(jīng)調(diào)校好，使用時一般不必再做調(diào)整。當(dāng)使用中產(chǎn)生了誤差時，可以用零點、量程兩個電位器進行微調(diào)。熱電阻變送器模塊：24V24V420mAE(t,t0)+ -+ -24V24V420mARt油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華1檢測原理一、可燃氣體報警儀(1) (1) 催化燃燒式氣敏元件催化燃燒式氣敏元件1 1、55引出

54、電極；引出電極；22鈀鹽催化觸媒層；鈀鹽催化觸媒層；33氧化鋁氧化鋁- -氧化硅燒結(jié)體；氧化硅燒結(jié)體；44鉑絲；鉑絲；77氣敏元氣敏元件；件；88護網(wǎng)；護網(wǎng)； 99基基座；座；1010引腳。引腳。p鉑絲通電加熱至鉑絲通電加熱至200400200400?？扇細怏w在高溫下，經(jīng)催化氧化反應(yīng)，。可燃氣體在高溫下，經(jīng)催化氧化反應(yīng)，產(chǎn)生無焰燃燒而放熱，改變鉑絲電阻。產(chǎn)生無焰燃燒而放熱，改變鉑絲電阻。p放熱量與可燃氣體的濃度有關(guān)。鉑電阻與濃度成正比。放熱量與可燃氣體的濃度有關(guān)。鉑電阻與濃度成正比。第八節(jié) 油氣集輸專用儀表油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華（2 2）半導(dǎo)體氣敏元件）半導(dǎo)體氣敏元件p利用氣體在半導(dǎo)

55、體表面的氧化利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化/ /還原反應(yīng)，引起載流子數(shù)量的改變，從而還原反應(yīng)，引起載流子數(shù)量的改變，從而使元件電阻變化。使元件電阻變化。p組成：氧化錫半導(dǎo)體、加熱器、封裝體。組成：氧化錫半導(dǎo)體、加熱器、封裝體。 燒結(jié)型 薄膜型 厚膜型油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華2結(jié)構(gòu)類型油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華(a)探測器 (b)控制器 (c)多通道探測器連接油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華4.安裝與應(yīng)用 . .檢測天然氣、甲烷等比空氣輕的可燃氣體，其安裝高度宜高出釋放源檢測天然氣、甲烷等比空氣輕的可燃氣體，其安裝高度宜高出釋放源0.50.52m2m。. .檢測液化石油氣、油制氣、酒精

56、等比空氣重的可燃氣體，其安裝高度檢測液化石油氣、油制氣、酒精等比空氣重的可燃氣體，其安裝高度應(yīng)距地面應(yīng)距地面0.30.30.6m0.6m。. .檢測器與釋放源的水平距離檢測器與釋放源的水平距離5m5m之內(nèi)。之內(nèi)。. 探測器應(yīng)安裝在目標(biāo)氣體易于積聚的地方。探測器應(yīng)安裝在目標(biāo)氣體易于積聚的地方。 3主要技術(shù)指標(biāo) .檢測氣體：液化石油氣、天然氣、酒精、甲烷等可燃氣體。檢測氣體：液化石油氣、天然氣、酒精、甲烷等可燃氣體。 .測量范圍：測量范圍：0 0100%LEL100%LEL。.分辯率：分辯率：1%LEL1%LEL。.精度：精度：5%LEL5%LEL。.響應(yīng)時間：響應(yīng)時間：3030秒。秒。.傳感器使

57、用壽命：三年（典型值）。傳感器使用壽命：三年（典型值）。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華二、電容式含水分析儀 1、基本測量原理充滿含水原油p電容量電容量C隨含水率變化。隨含水率變化。p原油性質(zhì)、溫度影響原油性質(zhì)、溫度影響，造成測量誤差。，造成測量誤差。p同軸電容充含水原油時：同軸電容充含水原油時：p測量意義：集輸質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)，凈油量結(jié)算依據(jù)。測量意義：集輸質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)，凈油量結(jié)算依據(jù)。p類型：類型：1.1.在線測量型（連續(xù)）；在線測量型（連續(xù)）；2. 2. 取樣分析型（斷續(xù)）。取樣分析型（斷續(xù)）。p介電常數(shù)：水介電常數(shù)：水w= 80= 80，原油，原油o o=1.8=1.82.32.3。p含水

58、原油：含水原油：= 280 隨含水率隨含水率w 變化。變化。油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華2 2）結(jié)構(gòu)及類型）結(jié)構(gòu)及類型p 類型：插入式、流通式。類型：插入式、流通式。p 組成：電容變送器組成：電容變送器+ +顯示儀顯示儀p 變送器：同軸電容內(nèi)、外電極，電容檢測電路。變送器：同軸電容內(nèi)、外電極，電容檢測電路。p 顯示儀：通過微處理器進行溫度補償、油品性質(zhì)校正。顯示儀：通過微處理器進行溫度補償、油品性質(zhì)校正。p特點：結(jié)構(gòu)簡單，無可動元件，維護方特點：結(jié)構(gòu)簡單，無可動元件，維護方便，在線連續(xù)測量，精度較高。便，在線連續(xù)測量，精度較高。p缺點缺點: :需個別標(biāo)定。在油品組分、密度變需個別標(biāo)定。在油

59、品組分、密度變化時，需重新校正?；瘯r，需重新校正。含水原油外電極設(shè)備內(nèi)電極A A 流通式流通式B B 插入式插入式油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華油田自動化與監(jiān)控儀表 - 王克華 / Z2121ZZZZ 1基本測量原理原油與水分對微波的吸收原油與水分對微波的吸收/ /反射不同。與反射不同。與 “ “波阻抗波阻抗Z”Z”有關(guān)。有關(guān)。p 功率反射系數(shù)（反射波功率功率反射系數(shù)（反射波功率/ /入射波功率）為：入射波功率）為：功率反射系數(shù)；Z1入射介質(zhì)的波阻抗；Z2出射介質(zhì)的波阻抗。二、微波式原油含水分析儀介質(zhì)磁導(dǎo)率；介質(zhì)介電常數(shù)；p原油原油Z=266Z=266；水；水Z=47Z=47。微波遇到水滴時

60、，會產(chǎn)生強烈的反射。微波遇到水滴時，會產(chǎn)生強烈的反射。p原油中含水量越高，對微波的反射越強。原油中含水量越高，對微波的反射越強。p測量原油中反射微波的強弱，便可測定原油中的含水量。測量原油中反射微波的強弱，便可測定原油中的含水量。含水%0.01020304050607080901002.002.6022.3384.2595.4447.0279.24712.58518.17429.44364.00266.0233.7206.3182.7161.6142.2124.0106.388.4369.4847.130.1730.2350.2930.3470.4000.4520.5050.5600.6200