1引言
在油田的原油开采、储运和销售等一系列生产管理过程中，在线自动测量原油中的含水率，可以消除以往由人工采样、实验室化验带来的采样误差和人为误差，促进油田的现代化管理。在以生产燃料油为主的部门，自动测控油中的掺水量，可以提高油的燃烧效率，节约能源。在炼油厂，为保证化工产品的质量，也需要在线检测原料油中的含水率。
用微波法测量原油含水率，尽管测量灵敏度较高，但由于微波器件，特别是固体信号源的稳定性较差，使仪表的稳定性难以达到理想状态。而电容法则受到传感器固有电容的影响，无法测量“水包油”状态的高含水原油。放射性法又由于中子源的不平稳性，在测量低含水原油时，测量精度不能满足需要。中国计量科学研究院80年代末研制成功r川射频方法在线测量原油含水率的射频原油含水分析仪，该仪器具有测量范围宽，测量精度高，_卫作稳定可靠，安装、操作方便简单等特点，1990年1月通过技术鉴定并荣获1991年中国技术监督局科技进步二等奖。
2仪器的测量原理
原油中的主要成份是油和水，油的介电常数约为2. 3 ,而水的介电常数是80，两者相差其大，因而所呈现的射频阻抗特性不同。当射频信号经天线传到以油水混合液为介质的负载时，该负载阻抗随着混含液中不同的油水比而变化，通过电流互感器，检测出由电阻抗变化引起的电流变化，其原理电路如图1所示。图2表明归一化的感应电流(1)与混合液含水率(woo)的对应关系。由图可见，含水率在30%以下时w%与1良好的线性关系。含水率在3000--}65%之间，由于混合液具有两种状态，即通常所说的“水包油”和“油包水”，这两种状态的射频阻抗特性截然不同，因而出现图中的双值性。
将按不同油水体积比配方的标准混合液，在标定装置匕分别测得两种混合状态下相对应的电流值，进行归一化处理后，将其w00=f(1)函数关系存入单板机的EPROM中，测量时，单板机根据检测到的电流值，在EPROM中找出相对应的含水率。
3仪器结构与性能特点
射频原油含水分析仪由射频法含水率测量传感器和智能含水分析仪组成。传感器结构如图3所示。由Ø6 X200mm的实心铜棒构成天线棒，外加聚四氟乙烯保护套防腐。天线放置在可以通过被测液的管道中，根据用户要求，管道可以设计Jy3Amm, 50mm, 76mm等多种规格。测电导率电极板非接触地紧靠在输油管壁的两侧。测含水率时，单板机根据测得的电导率信号判别被测液中的状态，在图2所示曲线中两者择一，再根据测得的1值，得出对应的w'%。
在测量低含水原油时，要提高测量精度，必须进行温度修正，所以，测量管道土装有温度测量传感器。
智能含水分析仪由Z80单板机、多路开关、A/D变换器、打印机和显示器等组成。Z80CPU根据测得的温度、电手率、含水率信号以及从流量计传来的流量脉冲进行处理。每2小时打印出平均油温、平均含水率、总液辛和t5油量任何时候只要按「操作功能键，即可实日寸显示或打印出时间、油温、瞬时含水率和瞬时流量等。为提高仪器的抗卜扰能力，除了硬件上设置断电保办'}.,1夕卜，软件上设置了自动恢复程序，当干扰破坏了程序的正常运行时，自恢复程序可使程序恢复正常运行。并采用软件滤波器，有效地保证采样信号的不失真。仪器还备有RS-232串行通讯接口和4 -20mA模拟输出信号。
该仪器的特点之一是具有“油包水”和“水包油”状态自动识别补偿功能，从而提高了测量精度。另一个特别是具有现场“油、水归一”功能，提高r对不同油品的适用性。还有一个特点是量程可自动扩展，智能含水分析仪可以根据实际的测量值自动选择测量量程，以达到用最小的测量误差进行测量的目的。该仪器的测量准确度如表1所示。
4仪器的应用情况
在华北油田做过射频含水仪和美国Agar公司的同类产.钻OW- I 02的现场比对，对比流程如图4所示。对比结果表明，射频含水仪的稳定性和Aga:公司的含水仪相当，但测量精度更高。两台射频石油含水分析仪已用在华北油田向石家庄炼油厂售油的原油外输计量站。大港油田气管处用该仪器作分队计量仪表，它与流量计配合，计算各小队的实际采油量。大港枣园油田近两年来一直将射频含水仪的测e数据作为原油交接的产量依据。大港港西油田将射频含水仪与微波含水仪做厂严格的室内和现场比对以后，选用了一批射频含水仪作单井计量仪表，使两相分离器计量方法的原油输差降到500左右，达到了比较理想的效果。
该仪表也可用于测量其它低介电常数物质的水份。
本文作者：陆国强
