基本型原油在线插入式含水分析仪 H7600ZS

一、产品概述

H7600ZS基本型原油在线插入式含水分析仪是我公司结合多年油田产品研制生产经验研发成功的放射性仪表替代产品，现已在吉林油田、新疆油田投入批量使用，用于单井和联合站原油含水率的在线测量。

采用双射频电容式的原理，有效减小了不同矿化度和油水密度偏差造成的测量误差，这种原理无任何辐射及放射性元素。

我们针对化工类市场，推出了微量含水测量产品，可测量成品油、苯类及其它有机液体中水份的含量，仪器的测量分辨率达到 0.01%，温度稳定度达到 0.002%水/℃。

适用范围：

· 原油含水率的在线测量包括高含水、低含水原油和外输原油；

· 成品油、机油、润滑油微量水分在线测量；

· 其它腐蚀性极强的含水液体介质测量。

产品特点：

· 采用双射频电容式原理，非接触测量，无活动部件，既保证了很高的测量分辨率，又具有很强的油品适应性；

· 仪器探头采用 316 不锈钢加F4 的组合，可适应酸、碱性液体和包括甲苯等有机溶剂在内的绝大多数被测介质；

· 一次仪表为插入式法兰连接结构，可直接替换油田早期安装的放射性含水率仪表；

· 内置温度传感器，仪器无需外接温度变送器便可进行温度测量显示和对含水率测量结果进行温度补偿；

· 中文文字+数字就地显示，独 创 3 键非接触式按键，极大方便了用户对隔爆类防爆表头仪表的操作；

· 智能通信，软件可现场升级。

· 产品无机械活动部件，加上防粘油的表面处理工艺，确保仪器长期工作可靠和免维护运行。

· 安装方便快捷，无前后直管段的要求，对流态流速不敏感。

二、性能参数

· 工作电源：DC24V

· 信号输出接口：4~20mA 电流 或 RS485/MODBUS 通信

· 电气连接：M20 内螺纹

· 仪器分辨率达 0.01%，测量精度如下：

量程 0~3%：实时精度 ±0.1%，

量程 3~10%：实时精度 ±0.5%，

量程 10~100%：精度 ±1.5%；

· 介质温度：0~160℃；介质压力 < 6MPa；

· 防爆等级：ExdⅡCT6；

· 防护等级：表头IP65，传感器IP68；

· 安装方式：插入式，GB/JB/HG 法兰标准可选, DN50/PN2.5MPa 法兰或定制。

三、安装准备

3.1 安装前应进行如下工作：

a) 按装箱单清点仪器和随箱物品； b)仔细阅读说明书；

c)仪器外观是否完好，所有零件有无损坏和丢失。

3.2 确认工艺现场是否具备本章第四条规定的安装条件，进行相应工艺改造。

3.3 接线时首先打开含水分析仪盒盖，处理时应注意保护隔爆结合面，不得发生碰撞，从进线装置卸下压紧螺母、垫圈及密封圈，然后按照压紧螺母-垫圈

-密封圈-垫圈的顺序套在电缆上，调整好进线长度，拧紧压紧螺母。

3.4 原油含水分析仪的安装应符合GB3836.5-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第十五部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》标准规定。

四、安装条件及方法1、外形尺寸:

在线插入式含水分析仪（图 1）

2、安装方式：

插入式原油在线含水分析仪安装方式：

插入式原油在线含水分析仪通过法兰安装到分离器出口的电动压油阀（排液阀门）后面。

分离器计量结束后，电动压油阀打开，分离器中原油通过管道，流经含水分析仪的测试探头，然后进入平衡罐或后级输油管线。

a) 含水分析仪插入的弯管的有效直管段长度必须大于 220mm，这样才能保证测试探头部分正常计量，否则会产生一定的计量误差；

b) 含水分析仪插入部分管道应采用内径 50mm～60mm 的管道，这样压油速度可以得到保证；

C) 标准的DN50 法兰安装方式，探头迎着液体流动的方向插入，对于斜插在管道上的仪表，仪表的探头开口最 好正对来液方向。

具体方式见下图：

（图 2）

（图 3）

 （图 4）

五、现场接线

接线端子图如下：

S_IN：备用状态量输入信号，可作为仪表启动/停止信号，在单井计量应用时接入分离器排液状态信号；

GND:DC24V 直流电源地和各电流信号的地端；

TEMP_OUT： 温度输出， 温度信号 4 ～ 20mA 电流信号输出端， 可以为DCS/RTU/PLC 提供与温度输入电流信号完全一致的 4～20mA 电流信号；

W_OUT: 含水输出，含水率测量结果 4～20mA 输出端。4mA 对应 0%（或“含水下限”）含水，20 mA 对应仪表参数“发送量程/含水上限”对应的含水率；

a) 在含水分析仪设置为实时含水率测量方式时，该输出随原油含水率变化输出瞬时含水率测量结果；

b) 在含水分析仪设置为平均含水率测量方式时，该输出只在每次压油计量过程结束后改变一次，输出本次液位加权平均含水率计算结果，然后一直维持不变，直到下次含水率测量完成；

COUNT_IN：脉冲流量计接入，备用； TX+/TX-：RS485 通信接口；

TEMP_IN：温度输入，从温变接入 4～20mA 的电流信号，在单井计量应用时为液位信号接入；

PRESS_IN：压力输入，备用；

+24V: DC24V 直流电源输入端,电流小于 80mA； 注意事项：

a) 在安装前，请先确认含水分析仪各个连接部分无松动；

b) 本含水分析仪为隔爆产品，危险区使用时请保证在断电情况下现场接线，并且在通电情况下禁止开盖维护；

c) 仪表电源和信号电缆芯线为 SRVVP4X1mm2 规格，导线通过防爆柔性软管穿入含水分析仪接线盒；

d) 引入装置的电缆须用密封圈密封，密封圈采用邵氏硬度 45-55 的橡材料制造，并通过 GB3836.1 规定的老化试验合格，密封圈使用的最小信号电缆外径为 9mm；

e) 仪表自带温度测量功能，仪表上电时会自动检测接线端子的“温度输入”端子是否有温度信号输入,如果有，使用外接的温度信号，如果没有接线， 使用仪表内部自带的温度信号；

f) 表头装好前不要插上接头，需扳手固定住表头接头部位，旋转表头连接, 不能拧动表头接头，防止损坏传感器，如需调整表头方向，要先拔下表头接头，调整好后再插上。

六、现场标定

原油在线含水分析仪安装完成后，只需要用磁棒设置“工作模式”、“温度量程”、“原油标密”几个参数就可投入正常使用；“全水标定”项在出厂时已经由厂家进行标定，一般现场不需要再次标定即可达到设计精度，如果想要精度更高则可以用由现场原油中分离出来的废水进行标定；“全油标定”需要现场标定，标定前需要先准备一定量的该区块的原油，并且原油含水率应小于 0.1%，保证含水分析仪的测量探头部完全淹没在原油中 1~2 分钟后标定，这期间内需要保证原油不凝固，否则会影响仪表测量精度。如果现场不具备现场标定的条件，用户可以取不小于 10 组对比数据（即仪表显示含水值与实际化验含水值的对比参数），做好记录，然后通知我公司，由我公司调试工程师到现场进行仪表参数的修正；参数标定操作详见第九章“参数设置操作说明”。

七、维护和保养

7.1. 定期检验电缆引入装置中密封圈的弹性，如因老化失去弹性，必须用同种规格（尺寸、硬度）的零   件更换，不得用其他替代产品。

7.2. 定期用 500MΩ兆欧表检验绝缘电阻，其值不得小于 20MΩ。

7.3. 维护保养时，注意保护隔爆面，所有隔爆面不得有损伤和锈蚀。装配式隔爆面涂 204-1 防锈油。不要弄脏和损坏密封圈。

7.4. 一切维修、保养等工作均须在切断电源后进行。

八、随包装文件

①产品合格证一份；

②产品使用说明书一份；

③装箱单一份。

九、参数设置操作说明1、系统上电

系统上电显示参数画面如下：

其中包含“实时含水”、“平均含水”、“当前温度”,几个测量数据，系统出厂设置为实时含水率输出方式，“实时含水”率测量输出结果为实时检测到的瞬时体积含水率，主画面显示如下：

仪表根据当前含水率测量结果，转换为 4-20mA 的电流输出信号，对于实时含水率测量方式，含水电流代表瞬时体积含水率。

“当前温度”是当前管道内部油水混合物温度值。

2、计量过程显示（定制，普通型无此项功能）

当系统设置为加权平均含水率测量方式时，一旦分离器液位上升到上液位开关，RTU 控制器打开压油阀，进入压油状态，并给含水分析仪压油起始信号。这时候含水分析仪开始进入加权平均含水计量过程。

含水分析仪在压油过程中，显示画面将自动从主画面切换到平均含水计量过程显示画面，该画面如下（见下页）：

该画面显示分离器液位下降过程中含水率的变化，画出分离器液位-含水率曲线图。通过该曲线图可以对分离器内部的含水率分层情况一目了然。

当分离器液位一旦下降到下液位开关之下，RTU 控制器将给含水分析仪压油开关信号断开，并关闭压油阀，结束压油过程。

原油在线含水分析仪在压油过程之后，计算出加权平均质量含水，通过温度修正得到 20℃的标准值，并输出 4-20mA 的平均质量含水率信号，提供给RTU 控制器或者DCS/PLC/SCADA 系统。

3、参数设置

用磁棒靠近显示窗口中的“OK”标志区域，将可以进入“参数设置”窗口，然后用磁棒靠近“▲”“▼”可以选择相应的参数进行设置。

在“参数设置”中有“模式选择”、“温度量程”、“原油标密”、“全油标定”、“全水标定”、“含水上限”、“含水下限”、“通信地址”、“标定”几个选项。

被选中的参数项名称会以反色方式显示，此时用户用磁棒靠近“OK”标志区，参数项对应的数据变为反色显示，便可通过“▲”“▼”对数据进行增加或减少的操作，最 后再通过“OK”区将新参数保存在存储器中。参数停电后不会丢失，以后使用不需要重复设置。

3.1 、工作模式选择

工作模式是指含水率测量结果的不同物理意义：体积含水或质量含水。用户可以选择需要的工作模式，然后用磁棒在“OK”区确认即可改变工作模式。

含水分析仪有以下两种测量方式：

a) 体积含水（出厂默认）：该测量方式的含水率显示和电流输出为实时测量的体积含水率。

b) 质量含水：该测量方式的含水率显示和电流输出为质量含水。在单井计量应用时为以下两种模式：

a) 实时：该测量方式仪表电流输出代表实时测量的体积含水率。

b) 平均：该测量方式仪表电流输出代表一次排油过程的平均质量含水。

3.2、温度量程

“温度量程”是含水仪自带温度传感器或外接温度变送器的量程，一般用来修正温度测量的偏差，原油在线含水分析仪对所测量的含水率进行温度补偿。

当使用仪表自带的温度传感器时，“温度量程”一般设为 100。

如果使用外接温度变送器，“温度量程”是指温度变送器输出 20mA 电流对应的温度值。

选择“温度量程”设置后，通过“▲”“▼”可增大或减少设定值，温度每次改变 0.1℃，可调整的温度范围为：0℃～200℃。当温度调至范围允许最 大值时，用磁棒继续触碰 “▼”，数值返回可调最小值。反之亦然。一旦温度值达到用户需要设定的值，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的“温度量程”值。

3.3 、原油标密

“原油标密”是设定原油的标准密度（20℃时密度），当前显示的密度值是上次设定的原油密度，当“工作模式”选择为“质量”含水时，该参数一定要正确设置，否则会造成测量结果偏差。

选择“原油标密”后，通过“▲”“▼”可增大或减少设定值，密度每次改变 0.001g/ml，可调整的数值范围为：0.800g/ml～0.999g/ml。当密度值调至范围允许最 大值时，用磁棒继续触碰“▼”，数值返回可调最小值。反之亦然。一旦密度值达到用户需要设定的值，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的原油密度值。

3.4 、全油标定

“全油标定”是用纯油设定含水率基准。

该“全油标定”需要现场标定，标定前需要先准备一定量的该区块的原油，并且原油含水率应小于 0.1%，保证含水分析仪的测量探头部完全淹没在原油中 1~2 分钟后标定，这期间内需要保证原油不凝固，否则会影响仪表测量精度。

选择“全油标定”后，系统会自动显示所测量的纯油系数。用户也可通过“▲”“▼”对全油标定值进行手动调节。“全油标定”值每次改变 0.001，可调整的数值范围为：0.120-1.600。当“全油标定”值调至范围允许最 大值时，用磁棒继续触碰“▼”，数值返回可调最小值。反之亦然。一旦“全油标定”值达到用户需要设定的值，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的“全油标定”值。全油值向上调大时界面含水显示值减小，且全油值对低含水影响大，如果现场不具备现场标定的条件，用户可以取不小于 10 组对比数据（即仪表显示含水值与实际化验含水值的对比参数），做好记录，然后通知我公司，由我公司调试工程师到现场进行仪表参数的修正。

3.5 、全水标定

“全水标定”是用全水设定含水率基准。

该标定在含水分析仪出厂时已经设定，一般不需要进行现场标定，而且原油在线含水分析仪的稳定性非常高，基本无需维护，只有在含水分析仪需要挪动到其它区块时，才有必要重新进行标定，标定前需要先准备一定量的该区块的原油中分离的水，清空管道后关闭出口阀门，然后将水倒入管道内， 插入含水分析仪，保证含水分析仪的测量探头部分完全淹没在水中，然后便可开始进行标定；选择“全水标定”后，系统会自动显示所测量的全水系数。用户也可通过“▲”“▼”对全水标定值进行手动调节。“全水标定”值每次改变 0.001，可调整的数值范围为：0.600～3.800，当“全水标定”值调至范围允许最 大值时，用磁棒继续触碰“▼”，数值返回可调最小值。反之亦然。一旦“全水标定”值达到用户需要设定的值，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的“全水标定”值。全水值向上调大时界面含水显示值减小， 且全水值对高含水影响大；在标定的过程中如果没有纯油或纯水，只要知道实际的含水量时可以用微调全油值或全水值来对应实际的含水，但要反复多次的微调才能标定好。

3.6 、含水上限

“含水上限”默认为：100.00，但现场实际测量含水量一般不会达到100.00，此时需要根据现场实际情况的不同，人工设定一个含水上限值。

选择“含水上限”后，系统会自动显示所测量的含水上限值；用户也可通过“▲”“▼”对含水上限值进行手动调节；“含水上限”值每次改变 0.1，可调整的数值范围为：1～100；当“含水上限”值调至范围允许最 大值时，用磁棒继续触碰“▼”，数值返回可调最小值，反之亦然；一旦“含水上限”值达到用户需要设定的值，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的“含水上限”值。

3.7 、含水下限

“含水下限”默认为：0.000，现场实际测量含水量一般不会达到 0.000， 此时需要根据现场实际情况的不同，人工设定一个含水下限值。

选择“含水下限”后，系统会自动显示所测量的含水下限值。用户也可通过“▲”“▼”对含水下限值进行手动调节。“含水下限”值每次改变 0.01，可调整的数值范围为：0～100。当“含水下限”值调至范围允许最 大值时， 用磁棒继续触碰“▼”，数值返回可调最小值。反之亦然。一旦“含水下限”

值达到用户需要设定的值，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的“含水下限”值。

3.8 、通信地址相关说明

原油在线含水分析仪支持RS485 通信接口，内置标准 MODBUS ASCII/RTU 通信协议，客户订货时需注明要 RS485 通信接口，希望 ASCII 还是 RTU 协议。仪表的参数设置界面可设置“通信地址”，可在 1~127 的范围内设置。通信地址前面的“0..”或“1..”代表仪表支持 MODBUS ASCII 协议还是 MODBUS RTU 协议，客户只能在订货时选其一。

串口数据格式说明：波特率 9600，1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位， 无校验。

数据读取命令和读取地址：数据包格式遵从 MODBUS 协议标准，支持主机通过读输入寄存器命令（4 号命令）或读保持寄存器命令（3 号命令）读取“含水率”数据和“温度”数据。“含水率”和“温度”都是 4 字节浮点数，

各占用两个 16 位寄存器，“含水率”保存的寄存器地址为 2 和 3（起始地址为 2，占用 2 个寄存器），“温度”保存的寄存器地址为 4 和 5（起始地址为 4，占用 2 个寄存器）。浮点数 4 个字节在通信发送时的顺序为：符号/阶码在前， 尾数在后。

有关 MODBUS ASCII/RTU 的详细说明请查阅MODBUS 协议规范。

设置通信地址具体操作为：选择“通信地址”后，系统会自动显示当前的通信地址。用户也可通过“▲”“▼”对通信地址进行手动调节。当“通信地

址”值调至范围允许最 大值时，用磁棒继续触碰“▼”，数值返回可调最小值。反之亦然。一旦“通信地址”选择符合了用户需要的值，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的“通信地址”。

3.9 、退出参数设置，返回测量界面

本选项可以退出“参数设置”功能，返回测量界面。

十、含水仪分段修正参数的说明

为提高在线含水率监测仪现场参数调试的便捷性和有效性，其中引入了分段修正的算法。

1、分段修正的概念

针对含水仪测量范围 0~100%我们分为 10 段，设置 0~9 共 10 个系数，分别对应 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%（全水）10 个点（段）的修正。

2、系数的数值

0~9 共 10 个系数，某个系数如果设置为 0（缺省）表示此处不分段，是否修正看前后两段是否设置了修正系数：比如参数 2 设置为 0 时表示在含水率30%处不做分段修正，是否有修正要看参数 0~1 和参数 3~9 是否设置了不为 0 的修正系数。

某个系数如果设置为对应点含水率百分数的 10 倍，相当于该点的修正系数为 1，不放大也不缩小：比如将参数 2 设置为 300（=30*10）时，30%含水点不修正，还是 30%；如果设置为 250，则 30%的含水值修正为 25%；如果设置为 350，则 30%的含水值修正为 35%。

3、系数的确定和设置方法

0~9 共 10 个修正系数出厂缺省值为 0，即不分段、不修正。人为设定修正系数的方法步骤如下：

3.1 根据现场工况按说明书做好“全水标定”和“全油标定”，确保全水

（100%）和全油（0%）的测量准确。

3.2 取样对比：取样人工化验与仪表示值比较，如果有需要，设置修正

系数。在开始修改系数之前，尽量取到含水率变化跨度较大的多个含水点的油样用于对比记录。

3.3 根据各含水段仪表示值与人工化验值的误差，确定 0~9 号修正系数的值：比如仪表示值 20%，实际化验结果为 25%，这时可将 1 号参数设置为“250”。

3.4 参数修改的方法：接通仪表电源，进入到系统上电测量界面，将配套磁棒点在“OK”键位置放置 5~10 秒，系统会转入“标定”界面，如图 10 所示；

点选“OK”键后进入到标定参数修改界面，可以通过“▲”“▼”健对参数组内的 0~9 号参数分别进行手动设置，如图 11、12 所示；

当标定参数调至允许最 大值时，用磁棒继续触碰“▼”，会出现“参数全零”，此时按“OK”健可以将参数全部清零，如图 13 所示；

如不清零继续点按“▼”，出现“退出标定”选项，按“OK”健返回到测

量界面，如图 14 所示；如不返回测量界面，继续点按“▼”可调至最小值， 反之亦然。一旦“标定”参数达到用户需要设定的参数，用磁棒在“OK”区确认，系统将接受这个新的“标定”参数。

3.5 注意 1：分段修正参数的修改必须在所有的化验对比工作完成后进行， 不要做一个样，修改一次标定参数，然后又取样对比，设置另外一个参数。 因为在设置一次修正参数后，仪表的示值可能已经是经过部分修正的数值， 再根据这个数值来确定修正系数更烦琐。

3.6 注意 2：如果设置了 0~9 号参数的任意一个，且设置的数值不等于对应点百分比含水率的 10 倍，则最 好其它的参数都设置一遍，人工化验对比没有误差的点设置为对应点百分比含水率的 10 倍，有误差的点按实际需要设置相应数值。

其它说明：参数调试过程中用户如果不想自己计算分段修正参数，由我公司技术人员计算出 0~9 号修正系数后反馈给用户，用户再在仪表上设置。传真内容除 10 组以上取样对比数据外，还必须包括含水仪型号、出厂编号、用户联系方式等信息。