基于含油量檢測的LJH-02自動脫水器在儲油罐脫水系統應用

張武軍(長慶油田第一輸油處 陜西 咸陽 712000)

胡運濤(第一輸油處管道研究中心 陜西 咸陽 712000)

在原油的生產儲運過程中，從油井中開采出來的原油是含有一定水分的，在儲存和運輸過程中由于各種各樣的因素都會是油中含有一定量的水分，特別是在管輸和儲存過程中，水的存在會增加熱量流失、泵能耗降低等成本消耗。由于油和水的密度不同，原油中的水分會沉降在儲油罐底部。儲油罐脫水是儲運過程中的一個很重要環節，而現場條件復雜，儲油罐含水量檢測和脫水一直十分棘手的問題。目前主要沿用人工眼睛觀察脫水的傳統方式，這種方式不僅無法實施檢測含水量，而且對脫水是否含油難以監控，易造成環境污染，直接影響排污合格率，還易造成脫水跑油的事故。近年來，國內外非常重視原油含水檢測、控制新方法研究，推出了采用射頻波、超聲波等先進技術檢測油水界位，這些方法各有特點，但系統產品大部分存在結構復雜、抗干擾能力差、可靠性低，成本高、維修難度大，很難形成工業化的應用。

70萬方咸陽商業儲備油庫在建設時首次采用了LJH-02自動脫水器，自投產以來，由于庫區不具備污水處理功能，儲罐原油都是轉往咸陽末站進行脫水，因此自動脫水器使用很少；另外由于受傳統思維的束縛，總擔心自動脫水器出現異常導致跑油事件發生，所以造成具有高科技先進水平的設備使用率極低，無形中造成了極大的浪費，增加了原油加熱及輸油的成本上升。

針對這種情況，我們在現場進行了多次的脫水試驗，對新型自動脫水器的可靠性和穩定性進行驗證，本文就從性能結構原理進行闡述，并從工藝上提出了一些改進措施，并提出將設備遷移安裝至原油交接頻次較高的咸陽輸油末站，以便充分發揮新產品的優勢，促進輸油生產安全高效。

一、自動脫水器工作原理

從目前檢測儀表的使用來看，普遍存在準確測量原油含水比較困難，而檢測水中含油是相對比較成熟。LJH-02型自動脫水器使用PSJ-02型檢測控制器，由傳感器和控制器組成。在不同的溫度下，PSJ-02型檢測控制器能根據微弱的密度、粘度差異和其它參數，采用液柱諧振的原理，定性的檢測水中的含油量，并根據檢測結果控制閥門的開啟度。檢測控制器對水中含油量（油少水多）敏感，對油中含水量（油多水少）不敏感，并且反映速度快，滿足自動脫水對傳感器的要求，可實現連續脫水，并有效的防止出現“跑油”事故。

檢測部分采用全不銹鋼一體化結構，無活動連接部件，在傳感器的表面鍍有抗污染的金剛石保護膜，采用超聲振動的方式實現自動清洗，因此具有結構簡單，抗污染、耐腐蝕、抗干擾能力強的優點。PSJ-02型檢測控制器具有自適應、特征信號自動追蹤、故障診斷、故障報警和數據存儲功能，寬溫液晶顯示，可通過紅外遙控器和上位機調整工作參數。輸出信號：直流電流信號、開關信號，控制器之間及與上位機通訊采用Modbus/RS485方式，連續全自動全天候運行。

二、自動脫水系統組成與工作工程

LJH-02系列脫水器有導流管、油水檢測傳感器、控制器、脫水控制閥、自力式溫度控制器等組成。脫水器通過RS485通訊方式與站控脫水監控系統相聯。

當脫水器的兩個傳感器都檢測到水中含油量低于設定的下限時（含水限號高于設定上限時），才能打開脫水器開始脫水。

任何一個傳感器檢測到油含量超過設定的上限時，關閉脫水閥。

在脫水閥關閉狀態下，脫水器中的介質通過沉降自動分層，上層的優良油品被油罐中的水置換，逐步回到油罐。脫水器中的水位逐步上升，當兩個傳感器再次檢測到水中含油量低于設定的下限時，打開閥門，繼續脫水。

在脫水過程中，控制器根據水量的大小自動調節閥門的開度，保持最快脫水速度。

脫水器的工作參數（含油量信號、溫度信號、閥門狀態、控制參數等）均在站控換面顯示。

脫水器安裝有介質加熱接口，采用伴熱加熱，在冬季運行時對導流管進行加熱，防止凍堵，脫水器直接和油罐脫水口出口排水總閥的法蘭進行連接。兩個傳感器都處于流動的介質中，傳感器自清洗的效果更好，清洗速度更快，從而保證了含水檢測的可靠性。導流管流線型的結構，采用調節閥的控制，在脫水過程中不會引起湍流而導致油罐中已經分層的油和水再次混合，不需要二次沉降，介質流通路徑短，回油更快更容易。

在使用過程中，我們提出了安裝雙傳感器，且并列安裝，所有介質都經過兩個傳感器的檢測，只有當兩個傳感器都檢測到含水時，才能自動脫水，克服了傳統脫水緩沖罐中介質短路避開傳感器檢測的情況，從而避免脫油現象的發生。

三、安全保證措施

脫水器采用多種措施防止出現跑油事故。

1.傳感器對水中微量的含油敏感，在連續脫水的過程中，能實現快速檢測、可有效的防止出現“跑油”事故。

2.安裝了連個傳感器，兩個傳感器都檢測到水時（含油量低于設定下限），才打開脫水閥，脫水過程中，有任何一個傳感器檢測到油（含油量高于設定下限），則關閥停止脫水，即便其中一個因故障失靈，另外一個傳感器也會及時關閉閥門，防止跑油。

3.在硬件電路部分，設計了獨立于控制電路之外的單獨“看門狗”邏輯電路，當系統出現死機時，能保證系統自動回復正常。

4.在閥門驅動的電路設計有系統故障死機、“看門狗”電路失靈的情況下，也能自動關閉閥門，防止跑油。

5.脫水器采用電開單作用閥，當停電時利用閥門自身的資歷作用將閥門自動關閉，防止跑油。

6.檢測控制器的軟件經過測試和在其他企業的應用，具有較強的抗干擾能力和極高的可靠性。

四、實際應用及工藝技術改進

咸陽儲備油庫在建設時未設計原油污水處理設施，目前儲備油庫的原油含水只能通過管道輸送至咸陽末站處理，自動脫水裝置未能投運。10萬方原油罐脫水器出口處直接和站內地下排水管線相連接，雖然是密閉脫水，但由于在實際的脫水中不方便直觀觀察，導致員工對新技術產品不能放心使用。為此提出兩種改進，一是將原密閉集水管線改為明管，上安裝漏斗；二是增加一個立式翻蓋觀察緩沖箱，排水經過緩沖箱后流入排污系統，這樣可隨時了解自動脫水器的運行狀態，當初期的穩定性和可靠性在員工心目中建立起來以后，就可以放心投運了；三是站控電腦顯示部分增加聲光報警設置，在脫水閥門打開時報警，便于員工及時到現場查看脫水情況。四是將現有設備移至咸陽末站使用，以提高設備使用率，同時減少咸陽末站員工脫水勞動強度。

結束語：

基于LJH-02型自動脫水器的儲油罐自動脫水系統適合于石油行業儲油罐脫水需要，該系統耐用、穩定性強且免維護，不受介質特性、密度、溫度、粘度等影響。從十多次的試驗結果看出，LJH-02自動脫水器可實現連續自動脫水，保證排出的水達到直接排放標準，極大地減輕了操作人員的勞動強度和人工切水時出現的有毒氣體侵害現象，特別是黑水、黑油難以區分的難題，解決了人工操作對油水分離無法嚴格控制、排水含油量較高、油品浪費及環境污染等問題，克服了人為誤操作帶來的極大安全隱患，特別適合于在脫水頻繁的站庫如我處咸陽末站使用。