美國emerson艾默生液位控制器技術(shù)解決方案

Fisher FIELDVUE L2t 液位控制器是堅(jiān)固耐用的 L2 系列液位控制器。它使用浮筒型傳感器探測液位或兩種不同比重液體的分界面。該控制器非常適合氣體分離器和洗滌器應(yīng)用中的液位測量。L2t 設(shè)計(jì)是一種旨在實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)環(huán)保的解決方案。

大多數(shù)偏遠(yuǎn)的油井缺乏壓縮空氣，因此，油分離器控制的常見解決方案是利用可用的天然氣壓力來驅(qū)動(dòng)所需的液位變送器、控制器和閥門。這種方法效果很好，但持續(xù)向環(huán)境中排放大量甲烷。最近的溫室氣體法規(guī)已經(jīng)排除了這一選項(xiàng)，因此許多油井頭操作人員不得不再次考慮其他替代方案。

一個(gè) obvious的解決方案是在現(xiàn)場安裝某種類型的空氣壓縮機(jī)，并使用現(xiàn)有的氣動(dòng)儀表。這在大型有多個(gè)儀表的油井場可以很好地工作，但對于可能只有1到2個(gè)分離器的典型井口場來說，通常成本效益不高。

一種常用于小站點(diǎn)的低成本方案是將液位變送器替換為液位開關(guān)，并安裝電動(dòng)閥門。這樣消除了對壓縮空氣的需求，開關(guān)通過輪流打開/關(guān)閉閥門來粗略地維持液位在一定的操作范圍內(nèi)。這個(gè)方案可以工作，但存在顯著的局限性，影響長期維護(hù)和可靠性。

開/關(guān)控制永遠(yuǎn)無法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)殚y門關(guān)閉時(shí)液位上升，閥門打開時(shí)液位下降。當(dāng)井流顯著時(shí)，閥門將不斷在打開和關(guān)閉之間切換，導(dǎo)致快速磨損。此選項(xiàng)還需要大量的電力，這對于通常依賴太陽能的偏遠(yuǎn)站點(diǎn)來說可能是個(gè)問題。不可避免且經(jīng)常需要的閥門更換會(huì)花費(fèi)資金并導(dǎo)致產(chǎn)量損失，而閥門故障可能導(dǎo)致油沿著水管流失，或者在下游的氣體和/或石油處理中造成問題。

更好的解決方案是為每個(gè)液位回路安裝液位變送器和控制器。這種方法通過調(diào)節(jié)閥門來保持液位穩(wěn)定，一旦達(dá)到設(shè)定點(diǎn)，閥門的移動(dòng)量很小。減少閥門的移動(dòng)可以顯著延長閥門的使用壽命，并且使用更少的能源。不幸的是，額外的控制器為安裝增加了顯著的成本，但有一個(gè)更好的替代方案。

液位檢測技術(shù)

在油藏分離器改造的過程中，許多用戶嘗試了各種不同的液位測量技術(shù)。引導(dǎo)波雷達(dá)效果很好，但它通常需要對現(xiàn)有容器進(jìn)行重大修改才能添加所需的拉桿或法蘭（如圖3所示）。也嘗試了差壓（DP）變送器，但它們往往會(huì)隨著時(shí)間的推移堵塞。具有雙膜片密封的差壓細(xì)胞效果很好，但它們的基本設(shè)計(jì)要昂貴得多。

美國emerson艾默生液位控制器更好的替代方案

一種更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選項(xiàng)最近被引入，它解決了許多上述困擾油分離器改造設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的問題（圖4）。該液位/界面變送器采用現(xiàn)場 proven 的浮子技術(shù)，但改進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)允許浮子組件通過容器側(cè)面的 2 英寸 NPT 或法蘭連接插入。這種安排通常允許變送器利用現(xiàn)有的容器連接，從而大幅降低改造成本。這個(gè)選項(xiàng)也比帶有雙隔膜密封的 DP 變送器便宜得多。

該設(shè)備能夠同樣準(zhǔn)確地測量液位或界面，因此特別適用于油分離器應(yīng)用，并且由于該設(shè)備使用一種創(chuàng)新技術(shù)在設(shè)備上執(zhí)行此功能，從而消除了對單獨(dú)液位控制器的需求，如下面所述。

一個(gè)典型的液位應(yīng)用使用一個(gè)變送器來檢測液位，使用一個(gè)控制閥來調(diào)節(jié)液位，并使用某種類型的控制器將當(dāng)前液位與設(shè)定值進(jìn)行比較，并在必要時(shí)調(diào)整閥門位置。這種安排在需要非常精確的液位控制時(shí)非常昂貴且效果良好，但油田分離器并不需要這種精確度。相反，控制器只需要將液位保持在操作范圍內(nèi)，并且理想情況下需要找到一個(gè)穩(wěn)態(tài)，以避免閥門不斷循環(huán)。

這些目標(biāo)可以通過將液位傳感器簡單地連接到電動(dòng)閥（如圖5所示）來實(shí)現(xiàn)。液位傳感器在較短的范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，其液位信號(hào)直接輸入到閥中。隨著液位的上升，控制閥打開，最終液位將達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)平衡，使流入量與流出量匹配。如果流入量發(fā)生變化，液位將改變，驅(qū)動(dòng)閥門位置，直到再次達(dá)到穩(wěn)態(tài)。閥門和傳感器的組合將在不使用外部控制器的情況下控制液位在狹窄的范圍內(nèi)。

美國emerson艾默生液位控制器用例

連續(xù)控制與開關(guān)控制的益處是顯著的，如這些使用案例所示，所有使用了Fisher L2t液位控制器和Fisher easy-Drive電動(dòng)執(zhí)行器解決方案。

一家位于美國馬塞勒斯頁巖地區(qū)的運(yùn)營公司正在從開關(guān)控制轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂貌顗阂何蛔兯推鞯倪B續(xù)控制。連續(xù)控制效果很好，但差壓變送器經(jīng)常堵塞并導(dǎo)致操作問題。更換為基于浮子的L2t變送器消除了這些問題，并使油分離器控制能夠可靠地運(yùn)行很長時(shí)間而無需任何維護(hù)。

由于循環(huán)閥的持續(xù)維護(hù)問題，加拿大西部的兩家運(yùn)營公司開始在高流量井上用這個(gè)解決方案替換開/關(guān)控制。這些改裝非常便宜，因?yàn)樽兯推靼惭b在現(xiàn)有的管道切口中。新技術(shù)使連續(xù)控制成為可能，大大減少了維護(hù)間隔和成本。

美國emerson艾默生液位控制器結(jié)論

如果您在油分離器的開關(guān)控制維護(hù)問題上遇到麻煩，或者在不穩(wěn)定和不一致的液位控制上遇到問題，請考慮進(jìn)行浮球更換并安裝電動(dòng)控制閥。這個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案易于安裝，并通過提高產(chǎn)量和降低維護(hù)成本提供顯著的優(yōu)勢。