伺服液位计的工作原理及其在油水界面测量中的作用分析

很多朋友对伺服液位计的工作原理及其在油水界面测量中的作用分析不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

伺服液位计由于是一种既能测量液位又能测量界面、密度、罐底等参数的多功能仪表，已广泛用于罐体液位的高精度测量。伺服液位计是根据浮力平衡原理，用微型伺服电机驱动小浮子，能准确测量液位等参数。

如图1所示，浮子通过测量钢丝悬挂在仪表外壳内，测量钢丝缠绕在精密加工的外鼓上；外磁体固定在外筒内，并与固定在内筒内的内磁体耦合。一起。

液位计工作时，浮子的重力作用在细钢丝上，对外鼓的磁铁产生一个力矩，从而引起磁通量的变化。滚筒组件之间磁通量的变化导致内磁体上的电磁传感器（霍尔元件）的输出电压信号发生变化。

其电压值与存储在CPU 中的参考电压进行比较。当浮动的位置平衡时，差异为零。

当被测介质的液位发生变化时，浮子的浮力发生变化。结果，磁耦合力矩发生变化，从而使带温度补偿的霍尔元件的输出电压发生变化。

该电压值与CPU中的参考电压之差，驱动伺服电机转动，调节浮子上下移动，再次达到平衡点。整个系统构成一个闭环反馈回路（如图1所示），其精度可达0.7mm。

而且其自带的挂料补偿功能，可以补偿被测介质附着在钢丝或浮子上造成的损失。钢丝张力的变化。

测量界面的原理与伺服液位计基本相同，即根据原油两种介质的密度不同而引起的浮力差异，进行精确的界面测量和水。如今，世界自动化仪表行业可以测量界面的仪器种类繁多，但油田油水界面测量为何几乎一片空白？这主要是因为这种场合不同于其他界面测量，工艺条件极其复杂。

原油从油井中抽出后，经加热送至采油站计量，经中转站分离后进入联合站。在联合站中，原油先经过计量加热，然后送入一级沉淀池（一级沉淀池中的原油常年保持在60左右），然后经沉淀分离后送至中间罐，再经脱水泵脱水。

二次加热后进入二沉池（二沉池中的原油常年温度一般保持在80左右），最后送至成品罐。一沉池和二沉池需要进行油水界面测量。

一沉池和二沉池的池高一般在13m左右。水箱底部有排水孔，水箱上部约11m处设溢流孔。

原油进料口一般从底部延伸至罐体。在它中间，距离约7m。

（如图2所示）。当原油从7m左右的位置进入罐体时，由于破乳剂、重力、浮力等因素的影响，密度小的原油会向上上升，密度大的水会向下沉降。

从理论上讲，沉降一定时间后，原油和水之间可以获得清晰的界面。然而，在实际应用中，现场条件要复杂得多。

由于不同产地的原油密度不同，加上进料、破乳剂、沉降时间等带来的扰动等诸多因素，原油层和水层之间存在厚度差异http://1017 .cn/密度梯度不定的过渡层习惯上称为乳化层。在这个乳化层中，有水包油（W/O）、油包水（O/W），甚至还有水/油/水（W/O/W）或油/水/油（ O/W/O）对于分层等更复杂的体系，正是由于存在这样一个复杂的乳化层，大多数接口仪表在遇到此类工况时无法测量，而伺服液位计可以从多个方面使用它正是由于其独特的原理和先进的自维护功能，才从界面测量仪器中脱颖而出，成功应用于这种极其恶劣的工作环境。

在测量油水界面时，伺服液位计也是基于浮力平衡的基本原理。与测量液位不同的是，测量界面时，需要先在表中输入“上层密度”和“中层密度”这两个值。

这两个值是基于理论值和实际应用经验的结合。理论上，原油的密度在0.88g/cm30.92g/cm3左右，水的密度恒定在1g/cm3，但在实际应用中即使是原油的顶层也会含有少量的水，同理，底层水也会含有少量油，所以上层原油的密度大于实际值，而下层水的密度约为0.99g/cm3 .理想情况下，界面非常清晰，浮子处于两层之间（如图3所示），钢丝上的张力为：T=W(VVb)1+V2凡T——钢丝张力W—— 浮子重力V—— 浮动体积vb—— 浮子平衡时浸入的下体积1—— 上的密度2—— 中等密度其中W、V、V都作为常数刻在浮子上。

在实际应用中，存在乳化层，乳化层的密度梯度呈非线性，随时变化。由于没有明显的界面，所以这时候我们在测量界面的时候，实际上是通过调整1和2这两个值来测量某个位置的。

这个位置的密度是相对固定的，即油和水的百分比是相对固定的。比如调整2的值，我们可以找到50%油和50%水的位置，或者70%油和30%水的位置。

伺服液位计实际上是通过测量导线上的张力来测量界面的，张力与介质的密度成正比。因此，无论浮子找到哪一个密度梯度，其油（水）百分比都是相对固定的。

伺服液位计在该领域的最大优势在于其测量值的重复性非常好，这是射频导纳接口仪表等其他类型仪表无法比拟的。伺服液位计与人工取样相比优势明显。

采用人工取样的方法进行实验室分析，由于取样方法、卸罐进度、停留时间等一系列原因，会引起样品成分的变化，不同的检测方法也会造成不同的结果。测试过程中的结果。

从而造成较大的系统错误；伺服液位计是一种高精度计量仪表，测量界面时精度可达2.7mm。伺服液位计作为一种先进的智能化仪表，可以节省大量的人力，并且可以进行远程监控。

由于伺服液位计采用浮力平衡原理，测量界面时只与密度变化有关，与其他因素无关。这大大提高了系统的准确性和稳定性。

在现场，我们对比了伺服液位计和射频导纳液位计的测量结果。射频导纳液位计是利用高频电流测量探头与容器两极板之间的电容值来计算液位的。

它是在传统电容式液位计的基础上进行改进，增加了探头根部的防粘连、防结露功能。然而，射频导纳液位计在这种工况的实际应用中并不理想。

主要有两个原因。首先，当沉淀池排空时，油水界面下降，原油层下降到池内较低的位置。

一段时间后，由于不断进料和水分沉降，油水界面上升，但由于原油的粘附，探杆表面也会附着一层油膜。射频导纳液位计测量的电容为C=S/D。

式中——电容两极板间介质的介电常数S——板区D—— 板间距离从这个公式可以看出，介质介电常数的变化是测量的关键。使用射频导纳液位计测量油水界面时，必须先进行实际标定，将值调整到合适的位置，才能使测量准确无误。

由于界面上升后探杆上还附着一层油膜，因此该位置的值并不代表应检测界面的实际值，会导致较大的测量误差。其次，由于原油层和水层之间存在厚度不等的乳化层，而且乳化层不是单层，有油包水、水包油和化学聚合物之分，所以其内部物性、理化性质很不稳定，加之进料引起的扰动，使乳化层相互缠绕，十分复杂。

但射频导纳液位计检测的是电导率阶跃变化的电气界面，要求介质的上下层电导率至少相差5倍以上才能准确测量，因此无法很好地测量在介质电导率不明确的工作条件下。在实际现场，我们在同一个罐体上同时使用伺服液位计和射频导纳液位计，将信号发送到控制室的微机屏幕上进行显示。

因此，射频导纳液位计的信号波动非常不稳定，最大波动超过20cm，而伺服液位计的测量结果非常稳定。由此可见，伺服液位计在测量油水界面时是非常稳定的。

稳定性和可重复性是射频导纳等其他仪器无法比拟的。简而言之，伺服液位计用于油田采油厂测量油水界面。

其准确性、重复性、稳定性均使用户满意，并因其工作可靠、操作简单、维修方便，使样品工免于繁重的劳动，提高了全厂的自动化水平。值得推广。

以上就是关于伺服液位计的工作原理及其在油水界面测量中的作用分析的知识，希望能够帮助到大家！