張河灣蓄能電站超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)及應(yīng)用(完整版)實(shí)用資料

張河灣蓄能電站超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)及應(yīng)用（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）

張河灣蓄能電站超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)及應(yīng)用張河灣蓄能電站超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)及應(yīng)用（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）魏春雷,鄭凱(張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司,河北省石家莊市050300摘要:在電站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)機(jī)組流量的精確、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè),對(duì)電站實(shí)現(xiàn)機(jī)組效率分析、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及狀態(tài)檢修至關(guān)重要。超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)以時(shí)差法原理為基礎(chǔ),可實(shí)現(xiàn)機(jī)組流速、瞬時(shí)流量及累計(jì)水量的準(zhǔn)確測(cè)量。關(guān)鍵詞:蓄能電站;超聲波;流量;測(cè)量收稿日期:2021211203。0引言,作用。,以檢查制造、,又能通過(guò)對(duì)機(jī)組運(yùn)行特性長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè),提供不同的水流和工況條件下水輪機(jī)性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),為確定電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)、負(fù)荷優(yōu)化分配以及機(jī)組狀態(tài)檢修等提供參考。隨著電力市場(chǎng)工作的深入,在電站開(kāi)展效率和機(jī)組狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)將越來(lái)越體現(xiàn)其實(shí)用性和對(duì)電廠的重要意義。張河灣抽水蓄能電站位于太行山深處井陘縣境內(nèi),是河北省最大的抽水蓄能電站,設(shè)計(jì)裝機(jī)總?cè)萘繛?00萬(wàn)kW。該電站首臺(tái)機(jī)組于2021年投產(chǎn),建成后將對(duì)河北省南部電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行起至關(guān)重要的作用。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,擬對(duì)電站的4臺(tái)24萬(wàn)kW機(jī)組安裝超聲波測(cè)流裝置,進(jìn)行機(jī)組實(shí)時(shí)在線測(cè)流,并為機(jī)組和水泵效率試驗(yàn)提供精確、可靠的數(shù)據(jù)。1電站安裝超聲波流量計(jì)的必要性1.1水泵水輪機(jī)的交接驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)原型機(jī)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)流量、效率試驗(yàn),可以判斷機(jī)組的實(shí)際使用性能,是機(jī)組交接驗(yàn)收的重要依據(jù)。大口徑多聲道超聲波流量計(jì)是水輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)流量試驗(yàn)的有效手段,并為國(guó)際電工委員會(huì)IEC41《水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)水力性能現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程》(IEC60041—1991和美國(guó)國(guó)家規(guī)程ASMEPT18所認(rèn)可,在國(guó)際上廣泛應(yīng)用。1.2,可以。超聲波流量計(jì)既可以進(jìn)行定,又能長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè),為水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠依據(jù)。1.3水電站的狀態(tài)檢修眾所周知,水電站實(shí)行狀態(tài)檢修可以帶來(lái)顯著經(jīng)濟(jì)效益,而機(jī)組的流量效率特性是機(jī)組的重要運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志,是判斷機(jī)組是否需要檢修和檢修質(zhì)量的重要依據(jù)。2超聲波流量測(cè)量原理對(duì)于管道和有壓方涵,是通過(guò)測(cè)量超聲波在順流和逆流中的傳播時(shí)間差來(lái)計(jì)算聲路上的流速,再根據(jù)各個(gè)聲路上的流速,用加權(quán)積分的方法計(jì)算出流量。其原理如圖1所示。圖1超聲波流量測(cè)量原理對(duì)于一個(gè)聲路:V=L2T1T2cosθ式中:V為測(cè)量聲路上的線平均流速;L為測(cè)量聲路的有效聲路長(zhǎng);T1為聲波正向傳播時(shí)間;T2為聲波逆向傳播時(shí)間;θ為聲路和流道軸線間的夾角。對(duì)于一個(gè)測(cè)量斷面:V=∑ni=1KiVi—62—第30卷第1期2021年2月Vol.30No.1Feb.2021Q=SV式中:V為測(cè)量斷面平均流速;Ki為第i聲道加權(quán)積分系數(shù);Vi為第i聲道線平均流速;Q為斷面流量;S為斷面橫截面面積。在大口徑管道和方涵中測(cè)量流量,需要布置多個(gè)聲路,來(lái)測(cè)量多個(gè)流速,然后對(duì)流速進(jìn)行加權(quán)積分計(jì)算流量。系統(tǒng)主要由主機(jī)、換能器及信號(hào)電纜構(gòu)成,采用多聲路測(cè)流速、加權(quán)積分計(jì)算流量,有效地解決了流態(tài)分布變化對(duì)流量測(cè)量精度的影響,在相對(duì)直管段很短時(shí)也能達(dá)到較高的測(cè)量精度。3張河灣電站超聲波流量測(cè)量方案3.1流量計(jì)選型及配置1水頭高,壓力大(,22種工作方式、可靠的實(shí)時(shí)在線流量數(shù)據(jù);3管道結(jié)構(gòu)多邊,且無(wú)外露平直管段。張河灣電站采用RISONIC2000多聲道超聲波流量計(jì),是瑞士瑞特邁爾RITTMEYER公司的產(chǎn)品,具有運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確、可長(zhǎng)期在線測(cè)量水輪機(jī)流量的特點(diǎn)。1多聲路(最多8聲道測(cè)量(符合IEC41和ASMEPTC18標(biāo)準(zhǔn)和瑞士OWICS標(biāo)準(zhǔn);2不受被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)、溫度和壓力的影響;3橫向流校正;4采用了世界上最先進(jìn)的DSP(信號(hào)處理技術(shù),這樣即使水流中有較大的漩渦也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的測(cè)量,并滿足精度要求;5RISONIC2000超聲波流量計(jì)運(yùn)行可靠,測(cè)量結(jié)果即可在當(dāng)?shù)仫@示,又可傳輸至電廠生產(chǎn)信息網(wǎng)絡(luò),實(shí)時(shí)提供精確的流量數(shù)據(jù);6換能器采用了流線型設(shè)計(jì),換能器的突出在安裝過(guò)程中也進(jìn)行了修正。3.2流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)布置方案3.2.1現(xiàn)場(chǎng)條件引水鋼管直徑為DN3600mm;直管段長(zhǎng)度為20m;鋼管壓力為4.0MPa;流量方向?yàn)檎?、反?發(fā)電、抽水兩種工況;介質(zhì)溫度為0~+28℃;介質(zhì)為水。3.2.2換能器安放點(diǎn)的選取根據(jù)圖2來(lái)看,上、下水庫(kù)之間的主管道由2條直徑從豎管6.4m到水平管漸變成5.2m的有壓管道構(gòu)成,在進(jìn)入機(jī)組前分別分岔為2條直徑有3.6m漸變成2.7m的引水支管與4臺(tái)機(jī)組相連。根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬在4條引水支管處分別對(duì)4臺(tái)機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè),從水力學(xué)角度來(lái)講,流量測(cè)量斷面應(yīng)選在有足夠直管段且上、下游沒(méi)有彎管、漸變等不利于測(cè)量的位置處,如果存在以上情況,應(yīng)盡可能選在相對(duì)有利于測(cè)量的位置處且需采用交叉8聲路或更高的聲路布置來(lái)解決流態(tài)對(duì)測(cè)流精度的影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況(排除在下庫(kù)廠房球閥下游外露管段安裝點(diǎn),該處為錐形管,,適合測(cè):管(;2,6;,2.7m,和廠房相連。圖2張河灣電站水道系統(tǒng)布置平面超聲波換能器的安裝點(diǎn)確定在引水分叉管到球閥之間的DN3600mm直管段上,具體部位在分叉管后12m~16m處,這主要是考慮到正向流動(dòng)和反向流動(dòng)測(cè)量時(shí),測(cè)點(diǎn)前后都有一定的直管段,以保證流體具有較好的流態(tài)分布,滿足測(cè)量精度的要求。同時(shí),采用兩斷面8聲道垂直方向(2E8P的超聲波換能器布置方式,減小測(cè)量誤差。換能器采用內(nèi)貼式結(jié)構(gòu),通過(guò)螺栓固定在鋼管內(nèi)壁,引線通過(guò)密封的保護(hù)鋼管在球閥前集中引出鋼管。超聲波流量計(jì)的主機(jī)是一臺(tái)高精度、高性能的信號(hào)處理與運(yùn)算的計(jì)算機(jī),通過(guò)對(duì)8聲道16個(gè)換能器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)的正、反向瞬時(shí)流量和累計(jì)流量等參數(shù)的在線測(cè)量。3.2.3換能器布置方式換能器采用內(nèi)貼式結(jié)構(gòu),通過(guò)螺栓固定在鋼管—72—?調(diào)速勵(lì)磁與輔機(jī)控制?魏春雷,等張河灣蓄能電站超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)及應(yīng)用內(nèi)壁,引線通過(guò)密封的保護(hù)鋼管在球閥前集中引出鋼管。流量測(cè)量裝置采用1臺(tái)機(jī)組對(duì)1臺(tái)測(cè)量主機(jī)的形式,可連續(xù)在線測(cè)量水輪機(jī)的正、反向瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。超聲波換能器具體安放點(diǎn)及布置示意圖見(jiàn)圖3所示。圖3超聲波換能器安放點(diǎn)及布置示意3.2.4系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)考慮到流量測(cè)量系統(tǒng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀況和計(jì)算效率的重要性,采用1臺(tái)主機(jī)測(cè)量1臺(tái)機(jī)組的管道流量,換能器通過(guò)16根射頻電纜與主機(jī)相連,如圖4所示。圖4系統(tǒng)配置主機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì),集成化鍵盤(pán)和現(xiàn)場(chǎng)顯示,易于操作。它采用IP65封裝,內(nèi)置防雷保護(hù)器,電源為220VC/50Hz,功率消耗為30W。每個(gè)主機(jī)對(duì)其測(cè)量的1條管道顯示瞬時(shí)流量、累積水量、水位、水溫、每層流速,可對(duì)其單獨(dú)操作,由此構(gòu)成了完善的流量測(cè)量系統(tǒng)。4結(jié)語(yǔ)張河灣蓄能電站首臺(tái)機(jī)組于2007年底首次并網(wǎng)發(fā)電,超聲波測(cè)流系統(tǒng)在機(jī)組整組啟動(dòng)前即投入使用。受上水庫(kù)無(wú)天然來(lái)水的因素制約,電站上水庫(kù)在利用臨時(shí)充水泵蓄一定水量后,首次啟動(dòng)方式為水輪機(jī)工況。在試驗(yàn)過(guò)程中,根據(jù)超聲波測(cè)流系統(tǒng)所測(cè)量的實(shí)時(shí)流量及累計(jì)水量,有效地反映各項(xiàng)試驗(yàn)所需水量,為后續(xù)試驗(yàn)項(xiàng)目的決策提供保證。同時(shí),該系統(tǒng)與電站配備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連接,可實(shí)現(xiàn)機(jī)組效率的在線計(jì)算,不僅可方便用于機(jī)組性能考核試驗(yàn),更為電站經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行提供有力保障,為機(jī)組實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修提供了科學(xué)依據(jù)。魏春雷(1981—,男,助理工程師,主要研究方向:電站水泵水輪機(jī)。E2mail:wei2cl@zhw.hbpc.com.cm—82—2021,30(1水電廠自動(dòng)化《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》2021年第23卷第5期1數(shù)字化變電站簡(jiǎn)述傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在著動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍局限大,邏輯層信息模型無(wú)法統(tǒng)一,二次設(shè)備互操作性不強(qiáng)等諸多問(wèn)題,這些問(wèn)題限制了變電站自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。為此,我國(guó)于2005~2006年左右開(kāi)始正式進(jìn)行數(shù)字化變電站科研試運(yùn)行;到2021年底,全國(guó)數(shù)字化變電站運(yùn)行個(gè)數(shù)已不下100個(gè);按照電力系統(tǒng)的一般規(guī)律,經(jīng)過(guò)4~5年的運(yùn)行觀察,在2021年左右將自上而下全面開(kāi)始取代目前綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)。數(shù)字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程完全數(shù)字化的變電站。全站采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約IEC61850構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò),保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、VQC等系統(tǒng)均用同一網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)信息,各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。常規(guī)綜自站的一次設(shè)備采集模擬量,通過(guò)電纜將模擬信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)控保護(hù)裝置,裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù),然后通過(guò)網(wǎng)線將數(shù)字量傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制通過(guò)電纜傳輸模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。數(shù)字化變電站一次設(shè)備采集信息后,就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,通過(guò)光纜上傳測(cè)控保護(hù)裝置,然后傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng),而監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制也是通過(guò)光纜傳輸數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。常規(guī)綜自站與數(shù)字化變電站對(duì)比如圖1所示。圖1常規(guī)綜自站與數(shù)字化變電站對(duì)比2通訊管理機(jī)IEC-61850提出了變電站過(guò)程層、間隔層、站控層的三層結(jié)構(gòu)模型。數(shù)字化變電站采用低功率、數(shù)字化的光電互感器代替常規(guī)互感器,將高電壓、大電流直接變換為數(shù)字信號(hào)。變電站內(nèi)設(shè)備之間通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互,二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能重復(fù)的I/O接口,常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊,即通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)及資源共享。組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)、數(shù)據(jù)流建模、網(wǎng)絡(luò)性能、可靠性分析、變電站過(guò)程層新型同步方法、變電站信息安全等成為構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)通路的關(guān)鍵技術(shù)。通訊管理機(jī)作為數(shù)據(jù)集中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性,作用非常重要。在常規(guī)綜自站中,各類(lèi)測(cè)控、保護(hù)設(shè)備多為RS-2332/422/485接口,通訊管理機(jī)通過(guò)串口收集數(shù)據(jù),進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換后通過(guò)以太網(wǎng)上傳至控制層,所以對(duì)通訊管理機(jī)的要求是多串口。數(shù)字變電站的特征之一就是通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,所以多網(wǎng)口成為通訊管理機(jī)新的要求。同時(shí),多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)可以在同一條線纜中傳輸,大大節(jié)省了設(shè)備空間、布線成本。3設(shè)備要求對(duì)于通訊管理機(jī),IEC-61850有著嚴(yán)格的規(guī)定:性能方面:要求支持快速存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式和QoS服務(wù)質(zhì)量,以保證網(wǎng)絡(luò)中重要的GOOSE數(shù)據(jù)包得到實(shí)時(shí)傳輸;電磁兼容方面:必須通過(guò)靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度等電磁干擾實(shí)驗(yàn)和電擊、雷擊等測(cè)試。環(huán)境溫度方面:必須滿足(-40℃~85℃寬范圍的工作溫度,存儲(chǔ)溫度也要求滿足寬溫條件。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面:必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的強(qiáng)振動(dòng)、大沖擊的承受度測(cè)試;滿足特定的防塵、防潮;具備良好的散熱條件。4研祥解決方案SPC-9是一款研祥推出的面向電力行業(yè)數(shù)字化變電站應(yīng)用的多網(wǎng)口的低功耗無(wú)風(fēng)扇原裝整機(jī),符合了電力行業(yè)高EMC防護(hù)等級(jí)的需求,整體模塊化設(shè)計(jì),滿足了電力行業(yè)系統(tǒng)通訊層通訊管理機(jī)硬件平臺(tái)的各方面的需求。4.1性能SPC-9采用Intel最新的PINEVIEW-D處理器———D510,雙核1.66G主頻,同時(shí)支持“超線程”可同時(shí)運(yùn)行4個(gè)線程,為整機(jī)帶來(lái)強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)處理能力。搭配ICH8M南橋芯片,整機(jī)功耗小于60W,滿足了產(chǎn)品高性能低功耗的要求。4.2結(jié)構(gòu)介于電力市場(chǎng)普遍存在的對(duì)金手指接插件穩(wěn)定性存在疑慮的問(wèn)題,SPC-9借鑒了cPCI的設(shè)計(jì)理念,開(kāi)發(fā)出3U外插式機(jī)箱,各擴(kuò)展模塊采用歐式插針的模式與母板連接,不但穩(wěn)定性更高,而且便于維護(hù)和更換功能模塊。長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的要求推動(dòng)工業(yè)計(jì)算機(jī)朝著無(wú)風(fēng)扇的方向發(fā)展,SPC-9整機(jī)功耗小于60W,采用機(jī)殼散熱,不但具備更寬泛的工作溫度,而且密閉的機(jī)箱設(shè)計(jì)可以適應(yīng)于多塵的的惡劣工作環(huán)境。4.3I/O接口按照IEC-61850的規(guī)定,最好的信號(hào)傳輸模式是光纖傳數(shù)字化變電站系統(tǒng)通訊管理機(jī)的應(yīng)用與研究馬林可(研祥智能科技股份,廣東深圳518057摘要通訊管理機(jī)作為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的局部數(shù)據(jù)集中轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,有著非常重要的地位。介紹了變電站由綜合自動(dòng)化向數(shù)字化轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,IEC-61850變電站自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通訊管理機(jī)的新要求,以及研祥的產(chǎn)品所提供的解決方案。關(guān)鍵詞:IEC-61850,數(shù)字化變電站,通訊管理機(jī),模塊化圖2變電站結(jié)構(gòu)模型121數(shù)字化變電站系統(tǒng)通訊管理機(jī)的應(yīng)用與研究國(guó)網(wǎng)電科院完成上海電網(wǎng)安全穩(wěn)定預(yù)警與控制系統(tǒng)世博開(kāi)幕前投運(yùn)輸,不但擁有高帶寬,而且不會(huì)受到傳輸過(guò)程中的干擾。但從目前來(lái)說(shuō),讓所有生產(chǎn)二次設(shè)備的公司的所有設(shè)備都同時(shí)具備光纖接口是不現(xiàn)實(shí)的。每個(gè)公司的研發(fā)生產(chǎn)能力不同,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也有所區(qū)別,所以在短期內(nèi)數(shù)字式變電站內(nèi)必定是串口、網(wǎng)口、光口多種形式并存。SPC-9把所有的I/O口以接口模塊的方式實(shí)現(xiàn),采用歐式插座的模式與母板相連,這樣工程公司可以根據(jù)不同的項(xiàng)目設(shè)備來(lái)選擇響應(yīng)的接口模塊,增加了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性。圖3SPC-9串口模塊(帶隔離高壓4.4整機(jī)參數(shù)(1絕緣性能絕緣電阻:裝置所有電路與外殼之間的絕緣電阻在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下,不小于100MΩ。介質(zhì)強(qiáng)度:裝置的導(dǎo)電部分對(duì)外殼或外露的非導(dǎo)電金屬之間,以及電氣上無(wú)聯(lián)系的各帶電的導(dǎo)電電路之間,能耐受交流50Hz,電壓2kV(有效值,歷時(shí)1min試驗(yàn),而無(wú)絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。沖擊電壓:裝置的導(dǎo)電部分對(duì)外殼或外露的非導(dǎo)電金屬之間,以及電氣上無(wú)聯(lián)系的各帶電的導(dǎo)電電路之間,在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,能耐受幅值為5kV的沖擊電壓波形為標(biāo)準(zhǔn)雷電波的短時(shí)沖擊檢驗(yàn)。耐濕熱性能:能承受GB/T7261-2000第20章規(guī)定的濕熱試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度為+40℃±2℃,相對(duì)濕度為(93±3%,試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為48h(每一周期為24h。在試驗(yàn)結(jié)束前2h內(nèi),測(cè)量各導(dǎo)電回路對(duì)外露非帶電導(dǎo)電部位及外殼之間,電氣上無(wú)聯(lián)系的各回路之間的絕緣電阻,其絕緣電阻不應(yīng)小于1.5MΩ;介質(zhì)強(qiáng)度不低于介質(zhì)強(qiáng)度試驗(yàn)電壓值的75%。(2抗電磁干擾能力輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn):能承受GB/T14598.9-2002中第4章規(guī)定嚴(yán)酷等級(jí)的輻射電磁場(chǎng)騷擾?？焖偎沧兏蓴_試驗(yàn):符合GB/T14598.10-2007規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為A級(jí)的快速瞬變干擾。脈沖群干擾試驗(yàn):符合GB/T14598.13-1998規(guī)定的頻率為1MHz及100kHz衰減振蕩波(第一個(gè)半波為電壓幅值共模為2.5kV,差模為1kV脈沖群干擾?？轨o電放電干擾試驗(yàn):符合GB/T14598.14-1998規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅲ級(jí)的抗靜電放電干擾?？轨o電放電干擾試驗(yàn):符合GB/T14598.19-2007規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為A級(jí)的工頻干擾。浪涌抗擾度試驗(yàn):符合GB/T17626.5-1999中規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅳ級(jí)的浪涌騷擾。射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn):符合GB/T17626.6-1998規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅲ級(jí)的射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)騷擾。工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn):符合GB/T17626.8-2006規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅴ級(jí)的工頻磁場(chǎng)干擾。脈沖磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn):符合GB/T17626.9-1998規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅴ級(jí)的脈沖磁場(chǎng)干擾。阻尼振蕩磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn):符合GB/T17626.10-1998規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅴ級(jí)的阻尼振蕩磁場(chǎng)干擾。(3機(jī)械性能振動(dòng):裝置能承受GB/T7261-200016.3規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的振動(dòng)耐久能力試驗(yàn)。沖擊:裝置能承受GB/T7261-200017.5規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的沖擊耐久能力試驗(yàn)。碰撞:裝置能承受GB/T7261-200018章規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的碰撞能力試驗(yàn)。5結(jié)束語(yǔ)新型數(shù)字化變電站的信息交互網(wǎng)絡(luò)化的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:能根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),易于利用冗余技術(shù)提高系統(tǒng)可靠性,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變不會(huì)影響變電站功能的實(shí)現(xiàn)。利用網(wǎng)線代替導(dǎo)線可大大減少變電站內(nèi)二次回路的連接線數(shù)量,從而提高系統(tǒng)的可靠性。SPC-9是一個(gè)面向未來(lái)數(shù)字式變電站的電力行業(yè)專(zhuān)用產(chǎn)品,相對(duì)于目前市面常見(jiàn)的通訊管理機(jī),它涵蓋面更廣,支持更多的通信模式,處理性能更加強(qiáng)大,并嚴(yán)格遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字化變電站的特殊要求,能夠?yàn)樽冸娬?、電廠等嚴(yán)酷工業(yè)應(yīng)用環(huán)境提供理想的通信解決方案。參考文獻(xiàn)[1]電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)規(guī)程(DL5003-91[S][2]電力系統(tǒng)實(shí)數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議(DL476-92[S][3]變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議(IEC61850[S]]2021年4月29日,上海電網(wǎng)安全穩(wěn)定預(yù)警與控制系統(tǒng)(第一階段世博配套工程投入試運(yùn)行,至此,國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院電網(wǎng)穩(wěn)定控制技術(shù)研究所和南瑞電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)分公司完成了所有與世博會(huì)相關(guān)的大型電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及實(shí)施任務(wù)。國(guó)網(wǎng)電科院2021年8月承擔(dān)上海電網(wǎng)安全穩(wěn)定預(yù)警與控制系統(tǒng)項(xiàng)目,穩(wěn)定所/南瑞穩(wěn)定公司成立了專(zhuān)項(xiàng)小組,完成了系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、裝置生產(chǎn)、單體調(diào)試、出廠驗(yàn)收、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試驗(yàn)收的全部任務(wù)。上海電網(wǎng)是500kV骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的交、直流互連電網(wǎng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,電源及負(fù)荷分布較為特殊,對(duì)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施要求都非常高。為滿足世博會(huì)期間上海電網(wǎng)最大負(fù)荷及旋轉(zhuǎn)備用的需要,將在華東全網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)電力,還將接納包括三峽送華東、川電送華東、葛洲壩東送、向上直流送華東的電力支援。所有這些送電工程的穩(wěn)定控制系統(tǒng)全部都是由國(guó)網(wǎng)電科院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)實(shí)施的。2021年1月22日,改造后的川電東送穩(wěn)定控制系統(tǒng)通過(guò)了出廠驗(yàn)收及現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn);4月15日,向上直流安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在30多天后,正式投入運(yùn)行。國(guó)網(wǎng)電科院承擔(dān)的各項(xiàng)送電工程穩(wěn)定控制系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái),均運(yùn)行良好。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!122液位測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)安全快速有效優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)，經(jīng)常需要對(duì)液位進(jìn)行精確測(cè)量，繼而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)、智能控制使生產(chǎn)結(jié)果更趨完善。通常進(jìn)行液位測(cè)量的方法有二十多種，分為直接法和間接法。直接液位測(cè)量法是以直觀的方法檢測(cè)液位的變化情況，如玻璃管或玻璃板法。然而隨著工業(yè)自動(dòng)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，因其方法原始、就地指示、精度低等逐漸被間接測(cè)量方法取代。目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用間接的液位測(cè)量方法，如浮子式、液壓式、電容法、超聲波法、磁致伸縮式、光纖等。其中電容式液位測(cè)量?jī)r(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是間接測(cè)量方法中最常用的方法之一一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介在柱形電容器的極板之間，充以不同高度的介質(zhì)時(shí)，電容量的大小也會(huì)有所不同。因此，可通過(guò)測(cè)量電容量的變化來(lái)檢測(cè)液位。上圖是一種由兩個(gè)同軸圓筒極板組成的電容器，在兩圓筒之間充以介電常數(shù)為的介質(zhì)時(shí)，則兩圓筒間的電容量表達(dá)式為式中L為兩極板相互遮蓋部分的長(zhǎng)度；d與D分別為圓筒形內(nèi)電極的外徑和外電極的內(nèi)徑；為兩電極間介質(zhì)的介電常數(shù)。所以，當(dāng)D和d一定時(shí)，電容量C的大小與極板的長(zhǎng)度L和介質(zhì)的介電常數(shù)的積成比例。這樣，將電容傳感器（探頭）插入被檢測(cè)物料中，電極浸入物料中的深度隨物位高低變化，必然引起電容量的變化，從而可檢測(cè)出物位。二，傳感器的組成它主要是由細(xì)長(zhǎng)的不銹鋼管(半徑為)、同軸絕緣導(dǎo)線(半徑為)以及其被測(cè)液體共同構(gòu)成的金屬圓柱形電容器構(gòu)成。該傳感器主要利用其兩電極的覆蓋面積隨被測(cè)液體液位的變化而變化,從而引起對(duì)應(yīng)電容量變化的關(guān)系進(jìn)行液位測(cè)量。忽略邊緣效應(yīng)（L>>D），則液位為0時(shí)，，（）當(dāng)液位變化時(shí)，因此，用此傳感器就可以把液位的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙莸淖兓?。三，電路及測(cè)量原理電容、被加上一個(gè)可控高頻振蕩電源，振蕩角頻率保持恒定，高頻振蕩供電電壓變化以保證，而做為電路的輸出。因此：因?yàn)楣蕦Q居一固定電容，其電容值等于（即），將換成測(cè)量筒電容。這樣，當(dāng)液位為0時(shí)，，輸出為0；當(dāng)液位增加時(shí)，增加，電路輸出增加。當(dāng)液位為H時(shí)，調(diào)整滿量程旋鈕，使電路輸出達(dá)滿量程電流。這樣，就把液位的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐份敵鲭娏鞯淖兓?。四，測(cè)量精度分析根據(jù)單元組合儀表原理可知，電路理論輸出應(yīng)為：式中：為液位為H時(shí)電容變化最大值即。而實(shí)際輸出應(yīng)為：則誤差將、、代入上式得：故精度等級(jí)為五，誤差分析誤差來(lái)源主要包括：（1）溫度對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的影響（2）溫度對(duì)介電常數(shù)的影響（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中邊緣效應(yīng)的影響（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用絕緣材料的影響（5）寄生電容的干擾的影響六，影響液位測(cè)量的主要因素及解決方法（1）電容極板結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量的影響增加初始值，可以使寄生電容和相對(duì)電容傳感器的電容量較小。電容極板板間距離大，寄生電容大、精度低；板間距離小，寄生電容小、精度高。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的電容極板尺寸。另外電容傳感器的材料和電信號(hào)引線的選用，也會(huì)對(duì)液位測(cè)量的精度產(chǎn)生影響。（2）溫度對(duì)測(cè)量的影響在不同溫度下，傳感器所用材料都將發(fā)生不同程度的尺寸變化，這些都將影響傳感器的精度。同時(shí)，各種介質(zhì)的介電常數(shù)也是隨溫度的變化而變化的。所以應(yīng)當(dāng)選用適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償電路，減小溫度帶來(lái)的影響。電容極板設(shè)計(jì)時(shí)需注意消除和減小邊緣效應(yīng)和寄生電容的影響，同時(shí)要保證平板電容良好的絕緣性能和抗外界干擾性。油罐液位檢測(cè)系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)王偉麗（勝利油田現(xiàn)河采油廠）摘要在石油化工行業(yè)中，液位測(cè)量對(duì)于儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化和罐區(qū)管理有十分重要的意義。浮球液位檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)在現(xiàn)河采油廠的試驗(yàn)及應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這種測(cè)量方式安全可靠，操作簡(jiǎn)單，能夠直觀反映大罐液位，具有雙重高度計(jì)量，誤差實(shí)時(shí)可校正，具有很好的實(shí)用性，是值得推廣的一種大罐液位計(jì)量方式。關(guān)鍵詞液位檢測(cè)自動(dòng)化石油化工在石油化工行業(yè)中，液位測(cè)量對(duì)于儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化和罐區(qū)管理具有十分重要的意義。油罐液位檢測(cè)是油田集輸過(guò)程、煉油廠、油庫(kù)、加油站等部門(mén)的一項(xiàng)重要工作，是油罐自動(dòng)化計(jì)量管理的基本內(nèi)容之一。但是當(dāng)前油田測(cè)量自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展還比較緩慢，測(cè)量方法還停留在比較原始的階段。研究一種性能穩(wěn)定，安裝方便的新型液位檢測(cè)系統(tǒng)是十分必要的。依據(jù)液位測(cè)量?jī)x表的安全性、可靠性、安裝和維護(hù)的方便性及性能價(jià)格比等指標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中存在的問(wèn)題，對(duì)傳統(tǒng)的浮球式液位檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠?qū)τ凸薜挠臀缓陀退缑孢M(jìn)行檢測(cè)，并把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)反饋到控制室計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化管理和調(diào)度。１常用液位檢測(cè)系統(tǒng)度來(lái)判斷的。因此，在檢測(cè)液位中，不僅需要檢測(cè)出油面高度，還要檢測(cè)出油水界面的高度。但是，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求，縱觀目前測(cè)量液位的各種方法，都存在著缺點(diǎn)。因?yàn)樵谟凸抟何粰z測(cè)過(guò)程中，根據(jù)油田的安全標(biāo)準(zhǔn)，是不允許有任何電信號(hào)進(jìn)入罐內(nèi)的，即使測(cè)量中的電信號(hào)很小，數(shù)量級(jí)為微安級(jí)。但這也是與安全要求相違背的。例如在測(cè)量油水界面時(shí)，利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)電極進(jìn)入原油中，也就給工廠帶來(lái)了安全隱患。另外原油罐中，由于原油表層泡沫的存在，如果使用雷達(dá)測(cè)量，就會(huì)對(duì)液位測(cè)量的產(chǎn)生很大影響。因此有必要對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)作出適當(dāng)改進(jìn)。正是基于這種考慮，在研究中選擇了以浮球檢測(cè)系統(tǒng)為對(duì)象，進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)式浮球檢測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)力學(xué)原理來(lái)同步完成對(duì)油面和界面檢測(cè)的。在現(xiàn)河污水站的實(shí)驗(yàn)研究中，檢測(cè)原油液位浮球裝置與檢測(cè)油水界面裝置共同組成一套完整系統(tǒng)，檢測(cè)部分相互獨(dú)立工作，但信號(hào)變送傳輸則統(tǒng)一完成。該系統(tǒng)的機(jī)械部分為：浮球、鋼帶、滑輪、標(biāo)尺等；儀表部分為：旋轉(zhuǎn)編碼器、光電開(kāi)關(guān)、計(jì)數(shù)器（ＭＪＳ系列智能計(jì)數(shù)器）、ＲＭ４４６模塊、ＲＳ４８５接口、觸摸屏顯示器、工業(yè)控制機(jī)，檢測(cè)系統(tǒng)的軟件部分為ｖｉｓｕａｌｂａｓｉｃ編程。３７００ｇ，現(xiàn)河污水站原油密度為０．８７ｇ／ｃｍ３，鋼帶一端連接浮球，另一端固定在滑輪的鏈條上，且配有重物。該配重為３００ｇ設(shè)滑輪摩擦力為１Ｎ．可以推理出，浮球在原油液面保持平衡，并隨液面變化浮動(dòng)，浮球浸沒(méi)入原油中部分為５０ｍｍ。如圖所示。在檢測(cè)油罐油水界面裝置中，浮球質(zhì)量為５７００ｇ，直徑為２５０ｍｍ，滑輪摩擦力為１Ｎ，配重為７００ｇ。配重要比檢測(cè)原油液面時(shí)重，因?yàn)樵谠偷挠退缑嫣?，原油與水的密度之間相差較小，浮球的浮動(dòng)變化不靈敏，需要體積較大的浮球，才能更靈敏地反映出油水界面的變化。浮球質(zhì)量的增加，就需要質(zhì)量更大的配重，才能夠牽動(dòng)浮球，以隨油水界面液位變化而變化。在這種情況下，浮球在原油的油水界面保持平衡。浮球在水中的的部分為２０ｍｍ。（２）旋轉(zhuǎn)編碼器原理分析。編碼器主要分為脈沖盤(pán)式和碼盤(pán)式兩大類(lèi)，這兩種形式的數(shù)字傳感器，由于具有高精度、高分辨率和高可靠性，已廣泛應(yīng)用于各種位移量的測(cè)量。目前，使用最多的是光電編碼器，本次實(shí)驗(yàn)研究中的旋轉(zhuǎn)編碼器就是光電編碼器。光電編碼器由于使用了體積小、易于集成的光電元件代替了機(jī)械的接觸電刷，測(cè)量精度和分辨率達(dá)到了很高水平，所以在自動(dòng)控制和自動(dòng)測(cè)量中都得到了廣泛的應(yīng)用。光電編碼器最大特點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)和可靠性高，是一種絕對(duì)編碼器。（３）ＭＪＳ系列智能計(jì)數(shù)器使用分析。在液位檢測(cè)系統(tǒng)中，智能計(jì)數(shù)器是一個(gè)比較關(guān)鍵的儀表。旋轉(zhuǎn)編碼器輸送出的電脈沖信號(hào)連接到計(jì)數(shù)器上，計(jì)數(shù)器計(jì)量出電脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)，并通過(guò)ＲＳ４８５接口把信號(hào)傳送到主機(jī)處理。（４）ＲＭ４４６工作原理分析及使用。ＲＭ４４６時(shí)遠(yuǎn)端開(kāi)關(guān)量輸入／輸出模塊，適用于各類(lèi)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，可采用１６路開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)和控制４路開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài)，通過(guò)ＲＳ４８５接口，與上位機(jī)進(jìn)行實(shí)（轉(zhuǎn)１２９頁(yè)）（１）光電式液位檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外油罐液位測(cè)量?jī)x表根據(jù)測(cè)量方法的不同可分為接觸式和非接觸式兩種類(lèi)型。接觸式是指測(cè)量用傳感器直接與罐內(nèi)存儲(chǔ)介質(zhì)相接觸，從而獲得測(cè)量參數(shù)的方法，以浮子式和電容式為傳感器得儲(chǔ)罐測(cè)量系統(tǒng)就屬于這一類(lèi)。浮子式液位檢測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)力平衡原理進(jìn)行液位檢測(cè)的。機(jī)械裝置主要由浮球、鋼帶、齒輪、鏈條等組成，儀表裝置主要由轉(zhuǎn)碼轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)器、主機(jī)、顯示器等組成。如果需要測(cè)量油罐中的油水界面，就必須再加上步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、探極等設(shè)備。（２）電容式液位檢測(cè)系統(tǒng)。電容式液位檢測(cè)系統(tǒng)的原理是根據(jù)電容原理，采用分段電容式物位傳感器。它與傳統(tǒng)電容物位原理不同，物位值不再是探極電容值的簡(jiǎn)單函數(shù)，而是由單片機(jī)對(duì)各段電容值進(jìn)行該段空料滿料分析，對(duì)界面料段進(jìn)行定時(shí)校正，然后將滿料段總長(zhǎng)于界面長(zhǎng)度相加，作為物位檢測(cè)結(jié)果輸出。因此，原來(lái)由于介電常數(shù)變化等產(chǎn)生的誤差均被消除，保證了原理上的高精度和長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性，這種辦法不僅能夠精確地測(cè)量油罐的液位，而且具有獨(dú)特的油水界面檢測(cè)功能。該系統(tǒng)主要由探極和變送器組成。（３）雷達(dá)式液位檢測(cè)系統(tǒng)。微波雷達(dá)式液位計(jì)、激光雷達(dá)式液位計(jì)、光導(dǎo)液位計(jì)及超聲波液位計(jì)屬非接觸式液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是測(cè)量手段并非采用浮球之類(lèi)的固態(tài)物，而是采用聲、光、射線等能量。液位計(jì)不和被測(cè)介質(zhì)接觸，不受被測(cè)介質(zhì)影響，也不影響被測(cè)介質(zhì)而適合廣泛，可用于接觸式測(cè)量?jī)x表不能滿足的場(chǎng)合，如高粘度、強(qiáng)腐蝕性、污染性強(qiáng)、易結(jié)晶的介質(zhì)。光導(dǎo)液位檢測(cè)系統(tǒng)不常用，這主要因?yàn)樵趬m霧環(huán)境下使用不穩(wěn)定，容易造成傳感鏡片的污染。雷達(dá)液位計(jì)精度較高、可靠性與穩(wěn)定性較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。超聲波液位計(jì)具有廣泛的應(yīng)用性，可以更具不同的測(cè)量場(chǎng)合的需要，采用氣體介質(zhì)、固體介質(zhì)、液體介質(zhì)導(dǎo)聲。既可以測(cè)量航道、水庫(kù)等的液位高度，也可以測(cè)量液化氣罐、化工塔等密閉容器內(nèi)的液位高度。由于超聲波液位計(jì)沒(méi)有可動(dòng)部件，不存在機(jī)械磨損和機(jī)械故障，其可靠性和使用壽命比浮子式液位計(jì)和伺服液位計(jì)有很大提高。超聲波液位計(jì)測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要其他附加設(shè)施，安裝、使用、和維護(hù)都比較方便。但其主要缺點(diǎn)是：音速隨溫度、儲(chǔ)存物料的化學(xué)成分和罐內(nèi)蒸汽的運(yùn)動(dòng)而變化，對(duì)測(cè)量精度影響很大。２浮球改進(jìn)式檢測(cè)系統(tǒng)（１）浮球改進(jìn)式檢測(cè)系統(tǒng)原理組成。在油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)中，油罐中的原油成分非常復(fù)雜，尤其是在一次沉降罐中，一次儲(chǔ)油罐的主要功能是作為緩沖設(shè)備。在聯(lián)合站中，原油被輸送到一次儲(chǔ)油罐中，需要對(duì)原油進(jìn)行破乳、脫水、沉降等處理，除去原油中的水和鹽等部分雜質(zhì)。而對(duì)油罐開(kāi)關(guān)閥的控制，是根據(jù)油罐中的液位和油層厚緣沉積創(chuàng)造了條件。４結(jié)論給充足，因此形成了中厚～厚層的以水下分流河道砂為骨架的扇三角洲沉積體系見(jiàn)圖２。從初期圖２（ａ、ｂ），河道的水體較淺，主要發(fā)育水下分流河道和分流間薄層砂微相；在中期圖２（ｃ、ｄ），湖盆范圍擴(kuò)大，河道的水體變深，水動(dòng)力變?nèi)酰路至骱拥腊l(fā)育變?nèi)?，沉積物的粒度變細(xì)?？梢?jiàn)，水體能量與河道的展布具有重要的耦合關(guān)系。水體能量越強(qiáng)，河道沖刷能力就越強(qiáng)，河道就越發(fā)育。水體的圖３興隆臺(tái)油層沉積模式圖能量越小，河道沖刷能力就越小，河道發(fā)育局限。綜合以上的研究成果，建立了杜２２９塊興隆臺(tái)油層的沉積模式圖見(jiàn)圖３。３主控地質(zhì)因素分析（１）沉積古地形和邊界同生斷層是扇三角洲形成的重要條件。古近系沙河街組沉積中后時(shí)期，遼河油田西部斜坡地區(qū)構(gòu)造抬升，地層遭受強(qiáng)烈剝蝕，而興Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組是在沙三末期長(zhǎng)期抬升遭受剝蝕復(fù)雜古地形條件下形成的沉積，并受制于杜３２同生斷層下降盤(pán)地質(zhì)地理?xiàng)l件，并且與西部凹陷的湖波相毗鄰，這為扇三角洲沉積創(chuàng)造了條件。（２）湖平面的相對(duì)變化控制了沉積微相的展布。興隆臺(tái)油層沉積時(shí)期，盆地正處在擴(kuò)張期，湖平面處于不斷的上升階段，沉積物的供給速率相對(duì)比較低，這為研究區(qū)目的層主要發(fā)育水下的扇三角洲前（接１１７頁(yè)）時(shí)通訊，同時(shí)采用光電隔離技術(shù)，使模塊的抗干擾能力進(jìn)一步加強(qiáng)。（５）光電復(fù)位開(kāi)關(guān)的工作原理分析。在液位檢測(cè)系統(tǒng)中，根據(jù)光電開(kāi)關(guān)通斷來(lái)清零。當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)電源停電時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)重新標(biāo)定清零。具體操作是：搖動(dòng)滑輪，使浮球上升，在浮球到達(dá)油罐的最高處時(shí)，把手放在光電開(kāi)關(guān)處，此時(shí)光電開(kāi)關(guān)為“斷”狀態(tài)，光電開(kāi)關(guān)Ｚ指示燈變亮，光電開(kāi)關(guān)信號(hào)被送到計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器此時(shí)清零。檢測(cè)系統(tǒng)把該位置視為最高點(diǎn)，再搖動(dòng)滑輪使浮球下放，當(dāng)浮球在液面保持平衡時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)值計(jì)算出此時(shí)液面的實(shí)際高度。３液位檢測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及誤差分析［５］（１）遼河油田杜２２９塊興隆臺(tái)油層扇三角洲主要發(fā)育水下的扇三角洲前緣亞相沉積，而扇三角洲平原和前扇三角洲在研究區(qū)未見(jiàn)。扇三角洲平原進(jìn)一步細(xì)分為水下分流河道、分流間淺灘、分流間薄層砂、河口壩以及分流間洼地等５種微相類(lèi)型。（２）自下而上，研究區(qū)興隆臺(tái)油層總體表現(xiàn)為湖泊擴(kuò)張，由淺水到深水的逐漸演化過(guò)程，水下分流河道和分流間薄層砂為主要沉積相帶，也是研究區(qū)主要儲(chǔ)油相帶，是目前剩余油分布的主要區(qū)域。（３）遼河油田杜２２９塊興隆臺(tái)油層扇三角洲沉積主要受古地形、邊界同生斷層以及湖平面的相對(duì)變化等因素控制。參考文獻(xiàn)［１］任德生，劉立，陳江，等．遼河坳陷西部凹陷曙北地區(qū)古近系層序地層格架［Ｊ］．石油勘探與開(kāi)發(fā)，２００４，３１（１）：４８－５０［２］于興河．碎屑巖系油氣儲(chǔ)層沉積學(xué)［Ｍ］．北京：石油工業(yè)出版社，２００２［３］劉寶珺主編．沉積巖石學(xué)［Ｍ］．北京：石油工業(yè)出版社，１９８０［４］裘懌楠，陳子琪．油藏描述［Ｍ］．北京：石油工業(yè)出版社，１９９６［５］包連純，支印民，段憲余，等．曙一區(qū)興隆臺(tái)油層超稠油油藏地質(zhì)特征及成藏條件分析［Ｊ］．特種油氣藏，２０００，７：１－３作者簡(jiǎn)介于景鋒（１９８２－），碩士，畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東），現(xiàn)從事油田開(kāi)發(fā)研究工作。（收稿日期：２０１０－１２－２１）帶的熱膨脹系數(shù)很小，因此其拉伸變形的影響可以忽略不計(jì)。液位檢測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)河聯(lián)合站的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如下表：根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，系統(tǒng)對(duì)誤差影響進(jìn)行了補(bǔ)償修正。４結(jié)束語(yǔ)因?yàn)楦∏蛞何粰z測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)力平衡原理來(lái)設(shè)計(jì)的，所以，摩擦力的影響是導(dǎo)致系統(tǒng)誤差的主要原因。在該系統(tǒng)中，采用了精密軸承組成的導(dǎo)向滑輪組，并由精密鏈條導(dǎo)向，以最大限度減小滑輪摩擦力，使系統(tǒng)的摩擦力降至約１Ｎ。系統(tǒng)同時(shí)采用了鋼帶牽引浮球，鋼（接１３７頁(yè)）儲(chǔ)層的裂縫、斷裂的發(fā)育對(duì)烴源巖起破壞作用。但頁(yè)巖氣藏中１６％￣８０％的氣體以吸附狀態(tài)存在，并且頁(yè)巖氣藏為不間斷供氣、連續(xù)聚集成藏，所以頁(yè)巖氣藏即使遭受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破壞，整個(gè)頁(yè)巖氣藏保持不間斷持續(xù)供氣、連續(xù)聚集，游離氣散失，吸附氣仍然可以保存下來(lái)，所以與常規(guī)油氣藏相比，頁(yè)巖氣藏對(duì)保存條件要求較低。５結(jié)論通過(guò)在現(xiàn)河采油廠的試驗(yàn)及應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這種測(cè)量方式安全可靠，操作簡(jiǎn)單，能夠直觀反映大罐液位，具有雙重高度計(jì)量，誤差實(shí)時(shí)可校正，具有很好的實(shí)用性。（收稿日期：２０１０－１２－１４）（１）頁(yè)巖氣藏為自生自儲(chǔ)型氣藏，與常規(guī)氣藏成藏條件不同。生烴條件、儲(chǔ)集條件、保存條件相互影響，息息相關(guān)。（２）有機(jī)碳含量和熱成熟度是評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣藏的重要指標(biāo)，一般來(lái)說(shuō)有機(jī)碳含量高，有機(jī)質(zhì)成熟度越高，頁(yè)巖氣藏含氣性越好，但這兩個(gè)參數(shù)不是唯一指標(biāo)，運(yùn)用這些參數(shù)時(shí)，要考慮頁(yè)巖氣藏類(lèi)型。（３）頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層致密，孔隙度和滲透率極低。儲(chǔ)集性能受礦物成分、裂縫等的控制，粘土礦物增加了吸附氣的吸附量，而石英、方解石等增加了巖石的脆性，有利于裂縫的形成，裂縫則增加了頁(yè)巖氣藏的滲濾能力，提高了頁(yè)巖氣藏的產(chǎn)能。（４）頁(yè)巖氣藏由于是自生自儲(chǔ)型氣藏，可以不斷供氣，連續(xù)聚集成藏，對(duì)保存條件要求不高。參考文獻(xiàn)［１］張金川，金之均，袁明生，等．頁(yè)巖氣成藏機(jī)理和分布［Ｊ］．天然氣工業(yè)，２００４，２４（７）：１５－１８［２］李登華，李建忠，王社教，等．頁(yè)巖氣藏形成條件分析．天然氣工業(yè)，２００９，２９（５）：２２－２６［３］ＧＡＲＥＴＨＲ，ＣＨＡＬＭＳＲＳＲ，ＭＡＲＣＢＵＳＴＩＮ．ＬｏｗｅｒＣｒｅｔａｃｅｏｕｓｇａｓｓｈａｌｅｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＢｒｉｔｉｓｈＣｏｌｕｍｂｉａ：Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｏｎｇａｓｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｒｅｇｉｏｎａｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆａｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｅｓｏｕｒｃｅ［Ｃ］．ＡＡＰＧＡｎｎｕａｌＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎ．ＳａｎＡｎｔｏｎｉｏ，Ｔｅｘａｓ：ＡＡＰＧ，２００８［４］ＲＯＢＥＲＴＧＬＯＵＣＫＳ，ＳＴＥＰＨＥＮＣＲＵＰＰＥＬ．Ｍｉｓｓｉｓ－ｓｉｐｐｉａｎＢａｒｎｅｔｔＳｈａｌｅ：Ｌｉｔｈｏｆａｃｉｅｓａｎｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｓｅｔｔｉｎｇｏｆａｄｅｅｐ－ｗａｔｅｒｓｈａｌｅ－ｇａｓｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅＦｏｒｔＷｏｒｔｈＢａｓｉｎ，Ｔｅｘａｓ［Ｊ］．ＡＡＰＧ，２００７，９１（４）：５７９－６０１［５］ＣＵＲＴＩＳＪＢ．Ｆｒａｃｔｕｒｅｄｓｈａｌｅ－ｇａｓｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＡＡＰＧＢｕｌｌｅｔｉｎ，２００２，８６（１１）：１９２１－１９３８［６］ＲｕｌｌｋｔｔｅｒＪＲ，Ｍａｒｚｉ，ＭｅｙｅｒｓＰＡ，ｅｔａｌ．ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌｍａｒｋｅｒｓｉｎＰａｌｅｏｚｏｉｃｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｒｏｃｋｓａｎｄｃｒｕｄｅｏｉｌｓｆｒｏｍｔｈｅＭｉｃｈｉｇａｎｂａｓｉｎ：Ｒｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｈｉｓｔｏｒｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ［Ｇ］／／ＳｃｈｉｄｌｏｗｓｋｉＭ．Ｅａｒｌｙｏｒｇａｎｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｍｉｎｅｒａｌａｎｄｅｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ－Ｖｅｒｌａｇ，１９９２：３２４－３３５［７］ＪＡＲＶＩＥＤ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅｉｎｔｈｅＢａｒｎｅｔｔｓｈａｌｅ，Ｆｏｒｔｗｏｒｔｈｂａｓｉｎ，Ｔｅｘａｓ［Ｒ］．Ｔｅｘａｓ：ＨｕｍｂｌｅｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｅｒｉｃｅｓＤｉｖｉｓｉｏｎ，２００４作者簡(jiǎn)介黃菲，畢業(yè)于西南石油大學(xué)資源勘查工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣勘探工作。（收稿日期：２０１０－１１－２４）第33卷第6期Vol.33No.62007年11月OPTICALTECHNIQUENov.2007光學(xué)技術(shù)03文章編號(hào):10021582(2007060813油罐光纖傳感液位測(cè)量系統(tǒng)的研究王艷菊1,2,劉靜1,王玉田2,王忠東3(3.大慶石油學(xué)院分院,河北秦皇島066004(1.河北師范大學(xué)電子系,石家莊050031;2.燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院,河北秦皇島066004摘要:采用先進(jìn)的光纖傳感技術(shù)在人工浮子液位計(jì)的基礎(chǔ)上研制了一種新型的液位測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)利用力平衡原理測(cè)量液位,利用光纖傳感器探測(cè)和傳輸信號(hào),采用自制的光學(xué)編碼盤(pán)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的調(diào)節(jié)。測(cè)試結(jié)果表明,在0~1000mm測(cè)量范圍內(nèi),測(cè)量誤差6mm,相對(duì)誤差<2%。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,該系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合生產(chǎn)要求,運(yùn)行穩(wěn)定,性能可靠。關(guān)鍵詞:光纖;液位;光學(xué)編碼盤(pán);油罐;浮子液位計(jì)中圖分類(lèi)號(hào):TQ056;TN247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AStudyonopticfibersensingliquidlevelmeasuringsystemforoilstoragetanksWANGYanju,LIUJing,WANGYutian,WANGZhongdong(1.Departmentofelectronicengineering,HebeiNormalUniversity,Shijiazhuang050031,China(2.InstituteofElectricalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China(3.DaqingPetroleumInstitute,Qinhuangdao066004,ChinaAbstract:Liquidlevelmeasuringsystemwiththeadvancedfiberopticsensingtechnologybasedonthetraditionalfloaterlevelmeterisdeveloped.Itmeasurestheliquidlevelofanoiltankbyusingtheprincipleofforcebalance,capturesandtransmitsopticalsignalsbymeansofthefiberopticsensors,implementsopticalsignalmodulationwiththeselfmadelightcodedisc.Thetestingresultsindicatethatthemeasurementerroris6mm,relativeerroris<2%,whenitsmeasuringrangeis0~1000mm.Byapplyinginachemicalplant,itisprovedthateveryspecificationofthesystemmeetsthedemandsofitsusersanditsperformanceisreliable.Keywords:opticfiber;liquidlevel;lightcodedisc;oilstoragetank;floaterlevelmeter1,21231引言在石油、化工、交通、儲(chǔ)運(yùn)等部門(mén),油罐是廣泛用于儲(chǔ)存易燃、易爆油料的重要設(shè)備。油罐的液位是計(jì)算油品儲(chǔ)量的依據(jù),是儲(chǔ)罐運(yùn)行管理的主要參數(shù),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各儲(chǔ)罐的液位數(shù)據(jù),可迅速協(xié)調(diào)各個(gè)罐的容量,以平穩(wěn)生產(chǎn)過(guò)程。目前,大多數(shù)油罐仍采用機(jī)械浮子式液位測(cè)量裝置,而且是靠人工的方法來(lái)記錄和判斷液位的,工作效率低、誤差大,無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和管理。光纖是一種新型材料,具有體積小、重量輕、靈敏度高等特點(diǎn),具有良好的電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性,適宜于在易燃、易爆等危險(xiǎn)、惡劣的環(huán)境中使用。優(yōu)良的傳輸性能可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控監(jiān)測(cè)。光纖傳感技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)。光纖傳感器[1]把被測(cè)參量轉(zhuǎn)化為光信號(hào),克服了傳統(tǒng)傳感器的許多缺點(diǎn),極大地提高了測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍,同時(shí)還可以通過(guò)局域網(wǎng)技術(shù)連接成傳感器網(wǎng)絡(luò),能夠滿足飛速發(fā)展的工業(yè)現(xiàn)代化對(duì)傳感器提出的更高要求[1~4]。將光纖傳感技術(shù)與液位測(cè)量技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)浮子式液位計(jì)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出了一種浮球式光纖傳感液位測(cè)量系統(tǒng)。2光纖液位測(cè)量系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)2.1系統(tǒng)的基本原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光纖液位測(cè)量系統(tǒng)硬件由測(cè)量單元(浮球、鋼絲繩、重錘、導(dǎo)向輪、繩輪、磁力耦合器等機(jī)械部分、光纖傳感器、光電轉(zhuǎn)換器、二次儀表及光纜等五部分構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)安裝有測(cè)量單元和光纖傳感器,監(jiān)控安全裝有光電變送器和二次儀表。收稿日期:20061016;收到修改稿日期:20070112Email:Wangyj2003@sohu.com基金項(xiàng)目:河北省科技攻關(guān)資助項(xiàng)目(042135128;河北省教育廳科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目(2004447作者簡(jiǎn)介:王艷菊(1967,女,河南省人,河北師范大學(xué)副教授,博士,主要從事檢測(cè)技術(shù)及光電傳感器方面的研究。光學(xué)技術(shù)術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的檢測(cè)[2~第33卷測(cè)量系統(tǒng)利用力平衡原理和先進(jìn)的光纖傳感技4]調(diào)制后的兩組光信號(hào)返回各自的光纖中,沿光纜傳輸至光敏元件,從而產(chǎn)生一連串的電脈沖。采用兩路光纖探頭的原因是因?yàn)椴粌H要記錄液位變化的大小,而且要判斷液位變化的方向。設(shè)兩路光纖的中心距離為脈沖周期長(zhǎng)度的四分之一,便于計(jì)數(shù)處理。光學(xué)編碼盤(pán)和光纖探頭的安裝位置示意圖如圖3所示。當(dāng)光學(xué)編碼盤(pán)工作時(shí),有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種轉(zhuǎn)動(dòng)方向,即液位上升或下降,也就是。當(dāng)油罐液位上、下變化時(shí),磁力耦合檢測(cè)系統(tǒng)跟蹤隨液位變化的磁性浮球,通過(guò)與隔壓導(dǎo)管內(nèi)的磁錘的相互作用,驅(qū)動(dòng)與磁芯繩索連接的滑輪旋轉(zhuǎn),通過(guò)將液位的上、下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成光學(xué)編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn),測(cè)出光學(xué)編碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)的角度和方向,這樣就可確定球罐中液位的高度。光學(xué)編圖1系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)說(shuō)它對(duì)光纖傳感器中的光有兩種調(diào)制方向,其結(jié)果會(huì)產(chǎn)生兩種光脈沖。如果光學(xué)編碼盤(pán)為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則A探頭和B探頭的信號(hào)圖3光學(xué)編碼盤(pán)和光纖探頭的安裝位置示意圖碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)的角度和方向可表示出液位變化的高度和變化方向(升或降。通過(guò)光纜將檢測(cè)到的液位信息傳輸?shù)焦怆娮兯推?光電變送器將兩組帶有液位變化信息(一組作為位移計(jì)數(shù),一組作為方向判斷的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào),在經(jīng)二次儀表對(duì)其進(jìn)行放大整形、判向計(jì)數(shù)后,顯示出油罐內(nèi)液位的高度。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。2.2光纖傳感器光纖傳感器主要由LED光源、光纖、兩組固化的聚集式光纖探頭、光學(xué)編碼盤(pán)等組成。光學(xué)編碼盤(pán)是一個(gè)沿圓周編有信息碼的薄盤(pán),它與磁輪同軸,密封在光盤(pán)室中,完全與環(huán)境隔離。被測(cè)的液位變化帶動(dòng)光學(xué)編碼盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)由兩路光纖探頭分別發(fā)出的兩束紅外光進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制后的兩組光脈沖信號(hào)沿光纜傳輸給二次儀表。通過(guò)測(cè)量脈沖數(shù)即可測(cè)出液位高度,檢測(cè)兩路脈沖的相位即可判斷液位是增加還是減少。光纖探頭是光纖傳感器的關(guān)鍵部分,在探頭中輸入光纖和輸出光纖的端面分別固定在兩個(gè)聚集透鏡的焦點(diǎn)上,則在聚集透鏡之間形成平行光。采用可靠的固化措施,將其與光學(xué)編碼盤(pán)室外殼鑲嵌連接,嚴(yán)格地使探頭兩邊的透鏡光軸中心線對(duì)正,確保這一精密光學(xué)器件的正常工作。光纖傳感器工作原理圖如圖2所示。變化按A有光和B無(wú)光、A有光和B有光、A無(wú)光和B有光、A無(wú)光和B無(wú)光的規(guī)則循環(huán)進(jìn)行;如果光學(xué)編碼盤(pán)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),則A探頭和B探頭的信號(hào)變化按A有光和B無(wú)光、A無(wú)光和B無(wú)光、A無(wú)光和B有光、A有光和B有光循環(huán)進(jìn)行。A探頭和B探頭的光強(qiáng)不會(huì)相等,但差值不大,光脈沖如圖4所示。從圖4可以看出,在由兩路光脈沖疊加的一個(gè)周期T內(nèi),有4種不同的狀態(tài)。光電轉(zhuǎn)換裝置與計(jì)數(shù)處理系統(tǒng)正是根據(jù)光路的這一特點(diǎn)進(jìn)行工作的。這取決于液位檢測(cè)裝置機(jī)械系統(tǒng)的傳