تشخيص سطح رابط در ميادين نفتي و پالايشگاه هادر عمليات تكه تكه شدن در چاه هاي نفت و گاز ، هم آب و هم روغن به سطح مي آيند و بايد جدا شوند.
تشخيص سطح رابط در ميادين نفتي و پالايشگاه هادر عمليات تكه تكه شدن در چاه هاي نفت و گاز ، هم آب و هم روغن به سطح مي آيند و بايد جدا شوند.
بيل شولت1 اوت 2013
Mikefahl/iStockMikefahl/iStock
شكل 1 تغيير اندازه دادشكل 1: در يك ظرف جداكننده ، روغن و آب جدا مي شوند ، با حركت روغن به بالا و آب به پايين. كليدهاي سطح خازني براي تشخيص رابط روغن/آب استفاده مي شود.در عمليات تكه تكه شدن در چاه هاي نفت و گاز ، هم آب و هم روغن به سطح مي آيند و بايد جدا شوند. هيدروكربن ها به راحتي از آب فيلتر مي شوند ، اما آب باقيمانده - كه "آب توليد شده" ناميده مي شود آلوده است و بايد قبل از رهاسازي در محيط تصفيه شود.
فراكينگ به طور گسترده اي در صنعت نفت و گاز استفاده مي شود. با افزايش استفاده از آن ، تصفيه آب توليد شده از چاهها يك چالش بزرگ است ، به ويژه به اين دليل كه تميز كردن آب توليد شده سايت اتوماسيون صنعتي حدود 300 برابر هزينه تميز كردن فاضلاب شهري هزينه دارد.
يك مشكل مشابه در پالايشگاه هاي نفت وجود دارد ، جايي كه نفت خام ورودي حاوي آبي است كه بايد قبل از تصفيه حذف شود. به محض ورود به پالايشگاه ها ، نفت خام ممكن است بين 3 تا 5 درصد آب داشته باشد.
چه جداسازي در محل چاه يا پالايشگاه انجام شود ، اندازه گيري سطح رابط بين روغن و آب در مخزن جداسازي بسيار مهم است. اندازه گيري صحيح اطمينان مي دهد كه حداكثر مقدار روغن براي تصفيه خارج شده و حداقل هيدروكربن ها به فرآيند تصفيه آب ارسال مي شود.
فرايندهاي جداسازيروغن در ميادين توليدي بسته به مخزن روغن ، بلوغ چاه و روشهاي استخراج مورد استفاده ، حاوي مقدار متفاوتي آب است. مقداري جداسازي آب از نفت در ميدان انجام مي شود تا ميزان انتقال آب به پالايشگاه كاهش يابد.
در محل چاه ، به ويژه جايي كه فركينگ انجام مي شود ، آب جدا شده بايد قبل از بازگشت به محيط در محل يا در يك مركز تصفيه آب مجاور تصفيه شود.
پالايشگاه ها بر اساس اندازه گيري رسوبات اوليه و آب (BS&W) نفت خام را از ميادين توليد دريافت مي كنند. هرچه اندازه گيري BS&W بيشتر باشد ، آب بيشتري در نفت خام وجود دارد. پالايشگاه ها از جداسازي گرانش ، مخازن آب شيرين كن ، مخازن بدون چربي و آموزش راه اندازي سروو موتور دلتا ساير تجهيزات براي حذف آب و ساير ناخالصي ها استفاده مي كنند.
در تمام اين فرايندها ، آب جدا شده از روغن از ته مخزن تخليه مي شود ، در حالي كه هيدروكربن ها سايت اتوماسيون صنعتي معمولاً به طور مداوم با عبور از روي يك بافل در يك سر مخزن جدا كننده حذف مي شوند (شكل 1).
تخليه آبحذف آب از مخزن جداسازي به عنوان "تخليه آب" ناميده مي شود. به دليل هزينه بالاي تصفيه آب ، مهم است كه بدانيم چه زماني سطح مشترك آب و روغن به نقطه پاييني مي رسد تا از ريختن روغن به تاسيسات تصفيه آب جلوگيري شود.
در برخي موارد جريمه اي براي ريختن هيدروكربن ها به تصفيه خانه وجود دارد. دوم ، كل ايده اين است كه حداكثر توان هيدروكربن تعمير سروو موتور را براي تصفيه به حداكثر برسانيم ، نه اينكه آن را در فاضلاب تخليه كنيم.
تعدادي از روشها سطح بين آب و روغن را اندازه گيري مي كنند. اين موارد شامل نمونه گيري دستي تا اندازه گيري سطح پيوسته پيچيده با استفاده از رادار موج هدايت شونده و فرستنده هاي تابش گاما است.
اما براي كنترل تخليه آب ، يك سوئيچ سطح خازني روشن/خاموش كه در نزديكي خروجي آب قرار داده شده است ، تقريباً هميشه به دلايلي كه در زير ذكر شده است ، جايگزين ترجيحي است.
داخل كليدهاي خازنيشكل 2شكل 2: براي تشخيص وجود سيالات رسانا مي توان از سنسور خازني استفاده كرد.همانطور كه در شكل 2 نشان داده شده است ، يك خازن از دو صفحه رسانا تشكيل شده است كه توسط يك ماده "دي الكتريك" غير رسانا از خدمات اتوماسيون صنعتي جدا شده اند.
مواد دي الكتريك بر اساس "ثابت دي الكتريك" يا "DK" طبقه بندي مي شوند كه توانايي مواد را براي ذخيره بار خازني رديابي مي كند. هرچه عدد دي الكتريك بيشتر باشد ، ظرفيت بيشتري ذخيره مي شود.
خازن برابر با DK (ثابت دي الكتريك) ، برابر مساحت صفحات رسانا ، تقسيم بر فاصله بين دو صفحه ، يا:
C = (DK * A) / D
سنسورهاي خازني براي اندازه گيري سطح از اين مفاهيم اوليه ظرفيت استفاده مي كنند ، به طوري كه مخزن به يك صفحه خازن تبديل مي شود (شكل 3) در برنامه هاي سطح نقطه. يعني ، كاوشگر به يك صفحه رسانا تبديل مي شود ، مخزن يا مرجع زمين به دومين صفحه رسانا تبديل مي شود و ماده اي كه اندازه گيري مي شود مواد دي الكتريك است. در مورد مواد رسانا مانند آبهاي زيرزميني ، صفحات اساساً كوتاه مي شوند و تغيير زيادي در ظرفيت ايجاد مي كنند.
يك مدار پل در واحد الكترونيكي سنسور متعادل است تا خازني را كه توسط يك عنصر سنجش كشف نشده توليد مي شود خنثي كند. همانطور كه مواد پروب را مي پوشاند ، افزايش ظرفيت در سمت پروب پل ايجاد مي شود كه باعث عدم تعادل پل مي شود. اين تغيير به فرمان سوئيچ تبديل مي شود تا يك رله يا خروجي ديگر وضعيت سوئيچ را تحت پوشش يا بدون پوشش نشان دهد.
در مورد موادي كه روكش را روي كاوشگر باقي تعمير سروو موتور مي گذارند ، جبران تجمع فعال در واحد الكترونيكي وسيله اي براي جبران پوشش و تداوم تأمين فراهم مي كند.اندازه گيري قادر
كاربردهاي تخليه آبشكل 3شكل 3: در سنسور سطح خازني ، خود مخزن به يك صفحه از خازن تبديل مي شود و مخلوط روغن و آب ماده دي الكتريك است.استفاده از كليد خازني براي شناسايي رابط بين روغن و آب به دليل ويژگي هاي الكتريكي فوق العاده متفاوت اين دو سيال مثر است. آبهاي زيرزميني بسيار رسانا بوده و باعث كوتاه شدن دو صفحه خازن مي شود و باعث تغيير تقريباً بي نهايت در ظرفيت اندازه گيري شده مي شود. فاز روغن رسانا نيست و ثابت دي الكتريك پايين روغن (حدود 2DK) باعث تغيير كوچكي در ظرفيت اندازه گيري مي شود. اين امر منجر به تعريف الكتريكي بسيار واضحي بين دو مرحله مي شود.
در مخزن تخليه آب ، سنسور با مخلوطي از روغن و آب پوشانده مي شود تا فرآيند جداسازي ادامه يابد ، هنگامي كه روغن به بالا حركت مي كند و آب نسبتاً تميز به پايين حركت مي كند. آب جدا شده هنوز حاوي مقداري روغن ، گريس ، آهن ، مواد افزودني پليمري ، موم پارافين و ساير آلاينده هاست كه در فرآيند تصفيه آب بعدي حذف مي شوند. سنسور احتمالاً هرگز آب خالص را نخواهد ديد. با اين حال ، حتي با وجود آلاينده ها ، فاز آب رسانا خواهد بود و از نظر الكتريكي متفاوت از فاز روغن است.
سوئيچ خازني در نقطه اي نصب شده است كه نياز به رابط كم بين روغن و آب است. اين مي تواند يك نصب افقي درست بالاي خط خروجي زباله آب باشد (شكل 4). سوئيچ خازني را مي توان مستقيماً در لوله خروجي آب نصب كرد ، اما نصب افقي در نقطه كنترل ترجيح داده مي شود.
كليد خازني با يك پيش بار زياد روي مدار پل تنظيم مي شود تا حساسيت آن كمتر شود. اين به سوئيچ اجازه مي دهد تا آب را به دليل تغيير زياد در ظرفيت به دليل خواص الكتريكي رساناي آب تشخيص دهد. كم بودن ثابت دي الكتريك و خواص غير رساناي فاز روغن ، تغييراتي در ظرفيت ايجاد نمي كند كه از پيش بار زياد مدار پل فراتر رود.
نتيجه اين است كه به محض افتادن آب به زير نوك پروب ، حالت تغيير مي كند. اين يك نشانه بسيار قابل اعتماد از رابط آب/روغن است كه مي تواند براي جلوگيري از تخليه مورد استفاده قرار گيرد.
ساير روشهاي سطح نقطهچندين روش ديگر براي تشخيص رابط آب/روغن در دسترس است ، اما همه آنها در مقايسه با سنسورهاي سطح خازني داراي معايب آموزش راه اندازي سروو موتور دلتا قابل توجهي هستند:
شكل 4شكل 4: يك سوئيچ سطح خازني تعمير سروو موتور كه درست بالاي خط خروجي تخليه آب نصب شده است مي تواند وجود روغن را تشخيص داده و سيگنالي را براي خاموش كردن پمپ ارسال كند ،اتوماسيون صنعتي بنابراين از رسيدن روغن به فرآيند تصفيه آب جلوگيري مي كند.نمونه گيري دستي - روش نمونه گيري دستي قديمي است ، اما هنوز در بسياري از امكانات مورد استفاده قرار مي گيرد. تعدادي دريچه به صورت عمودي در كنار ظرف قرار گرفته اند. اپراتور دريچه را به طور مختصر باز مي كند و نمونه اي را مي كشد. با مشاهده بصري نمونه ، مي توان تعيين كرد كه كدام شير آب و نزديكترين شير بعدي را كه روغن در آن وجود دارد ، و در نتيجه رابط بين دو سوپاپ را مشخص مي كند.
نمونه گيري دستي داراي اشكالات متعددي است. اول ، اين فقط يك ايده از جايي كه رابط واقع شده است - يعني جايي بين دو سوپاپ ، ارائه مي دهد. از آنجا كه نمونه ها به صورت دستي گرفته مي شوند ، محل رابط شناسايي شده به اندازه آخرين نمونه دقيق است. همچنين بر تفسير بصري از آب و روغن چيست. اين تفسير دلخواه و مغاير با عملگرهاي مختلف است. در نهايت ، تصميم گيري در مورد زمان توقف دامپينگ بر عهده اپراتور است ، كه به عامل خطاي انساني مي افزايد.
شيشه ديد - يك شيشه ديد واقع در خط خروجي تخليه آب مي تواند براي تشخيص بصري تغيير از فاز آب به فاز روغن استفاده شود. همانطور كه در روش نمونه گيري دستي ، بر تفسير بصري آب و روغن چيست متكي است. همچنين از آنجا كه شيشه ديد تعمير سروو موتور در خط خروجي قرار دارد ، ناخواسته مقداري روغن ريخته مي شود. از آنجا كه اين يك عملكرد دستي است ، خطاي انساني معرفي مي شود.
سوئيچ هدايت - كليدهاي رسانايي با عبور جريان الكتريكي از يك الكترود به الكترود دوم از طريق مايع رسانا عمل مي كنند.خدمات اتوماسيون صنعتي در يك رابط روغن/آب ، جريان زماني كه آب وجود دارد عبور مي كند. هنگامي كه مايع به روغن غير رسانا تبديل مي شود ، جريان ديگر بين الكترودها عبور نمي كند و سوئيچ تغيير حالت را نشان مي دهد.
سوئيچ هاي رسانايي تشخيص رابط قابل اعتماد را در بسياري از تأسيسات ارائه مي دهند. با اين حال ، اگر الكترودها با يك ماده غير رسانا مانند نفت خام سنگين يا موم پارافين پوشانده شوند ، الكترود ديگر از جريان عبور نمي كند. اين تا زماني كه الكترودها تميز نشوند ، نشان دهنده قرائت غلط است. به همين دليل ، كليدهاي رسانايي فقط بايد در فرايندهاي جداسازي مورد استفاده قرار گيرند كه فازها عاري از مواد سنگين يا آلاينده ها هستند.
سوئيچ شناور - از كليدهاي شناور براي اندازه گيري سطح بين آب و روغن استفاده مي شود. شناور براي وزن مخصوص آب كاليبره شده است كه 1.0 يا كمي استبالاتر اين روغن داراي وزن مخصوص كمتري است ، به طور كلي بين 0.7 تا 0.9. با پايين آمدن سطح آب ، بازوي شناور به سمت پايين حركت مي كند و نشان دهنده نقطه كنترل كم آب است.
شناورها به دلايل مختلفي مي توانند در برنامه هاي تخليه آب مشكل ساز شوند. قطعات متحرك سوئيچ شناور مستعد آسيب و آسيب هستند. شناور مي تواند به خطر بيفتد و باعث غرق شدن آن شود. خام و موم سنگين مي تواند بر روي بازوي شناور و شناور ايجاد شود و باعث قطع و خرابي شود. در نهايت ، وزن مخصوص آبهاي زيرزميني و روغن متغير است و به طور مرتب نياز به "تنظيمات" كاليبراسيون دارد.
كلمات پايانيهنگام مقايسه ابزارهاي سطح نقطه اي كه مي توانند رابط آب/روغن را تشخيص دهند ، سنسور خازني بهترين انتخاب است. كليدهاي سطح خازني كاليبراسيون ساده اي دارند و مي توانند به صورت افقي يا عمودي نصب شوند. قطعات متحركي براي فرسودگي يا قطع وجود ندارد. از آنجا كه خازن داراي مزيت جبران تجمع فعال است ، موادي كه پوشش مي دهند ، مانند نفت خام سنگين يا پارافين ، مشكلي ندارند.
كليدهاي سطح خازني تشخيص رابط روغن آب قابل اطمينان را فراهم مي كند و به خودكارسازي فرايند كنترل تخليه آب كمك مي كند.
Endress+Hauser يك تامين كننده پيشرو در تجهيزات اندازه گيري و اتوماسيون صنعتي است كه داراي راه حل هاي جامع فرآيند براي جريان ، سطح ، فشار ، تجزيه و تحليل ، دما ، ضبط و ارتباطات ديجيتالي در طيف وسيعي از صنايع ، بهينه سازي فرايندها براي بهره وري اقتصادي ، ايمني و حفاظت از محيط زيست است. به
برچسب: ،