１、引言
  在海上溢油回收过程中， 实时检测集油箱油水混合物中油位的高度， 是溢油回收检测与控制系统的关键。目前常用的液位检测传感器有： 超声波式、 磁致伸缩式、 浮子式、微波式等。但以上方法均无法实现油水混合状态下油位的检测。针对海上溢油回收检测的特殊要求， 必须找出一种能够进行油水识别的检测的方案。分段电容液位计， 在传统电容检测的基础上， 进行了改进， 可以对油水液位进行检测， 但是寄生电容影响较大， 而且在段与段的分界处存在检测盲区， 严重影响检测精度。射频电容液位计具有测量精度高、 线性度好、 抗干扰能力强等优点， 可以满足海上复杂环境下， 油水液位的检测。
２、射频电容液位计的测量原理
  射频电容液位计是基于介质的射频阻抗理论， 负载射频阻抗随油水混合液中不同油水比例而变化， 使电容传感器输出相应的电信号。在溢油回收过程中， 采用奥脉络控制工程有限公司生产的 ＡＭ ９ ０ ８ ０ 系列电容液位计， 它采用上先进的射频电容技术。电容液位计的探极及金属外壳构成电容器。将集油箱中待测液 体作为电介质， 射频振荡器施加于电容器两端构成回路。
据电容感应原理， 当被测介质浸汲测量电极的高度变化时， 引起其电容的变化， 电容的变化引起振荡器输出频率的变化， 微控制器根据这一频率的变化计算输出４～２ ０ｍＡ标准模拟电流信号（ 其中４ｍＡ 表示零信号，２ ０ｍＡ 表示信号的满刻度） ， 远传至操作控制室供二次仪表或计算机进行集中显示、 报警或自动控制， 其原理图如图１所示。在工业现场， 电流对噪声并不敏 感， 电流输出增加了传感器的抗干扰能力。

３、海上溢油液位检测装置基本构造
  海上溢油回收液位检测装置如图 ２ 所示。集油箱是上下开口的金属容器， 射频电容传感器安装固定到集油箱中央， 测量探极底部处在油水交界处。溢油回收过程中， 斜带转筒由液压站提供顺时针方向的牵引力， 溢油跟随斜带转筒聚集到集油箱底部。当集油箱内部油层积累到一定厚度， 启动抽油泵开始抽油。所以， 实时检测集油箱中油位的高度， 是溢油回收控制的关键。

溢油回收过程中， 集油箱内为油水混合介质， 所以理论上电容传感器应该采用油水混合标定的方法。而实际测量中， 油水混合比例是动态变化的， 所以实验分别采用按水、 按油标定的方式， 进行集油箱油水混合液位的测量。
４、射频电容液位计测量数据分析
４． １ 　 液位计在水标定下的测量分析
在该实验中， 液位计测量杆约１ ０ ０ｃ ｍ ， 假设标定满量程为 Ｍ， 取Ｍ 为７ ０ｃ ｍ 。为确定液位测量的线性关系， 首先需要确定 ２ 个标定点， 且 ２ 个标定点之差不得低于 ５ ０％ 。
现取标定满量程的 ２ ０％ 处作为第 １ 个点标定点， 取标定满量程的９ ０％处作为第２个标定点。实验测量过程中， 向容器内缓缓注入油水混合物（ 水多油少） ， 具体实验数据及误差、 线性度分析如表 １ 所示。

表１主要记录了水标定下， 注入油位 Ｈ 、注入水位 Ｌ 及液位显示百分比 Ｐ 。 采用对比实验数据分析的方法， 分别按式（１）、式（２） 计算出理论油水混合计算比例 Ｐ１及理论水位计算比例 Ｐ ２ 。

精度表征了仪器仪表测量误差的大小， 误差表示测量值与真实值之间的差异， 它表征了测量结果的准确度及可信度。按水标定实验过程中，假设实际油水计算比例误差为 Ｗ １ ， 而实际水位计算比例误差为 Ｗ ２ ， 测量显示比例为 Ｐ ， 分别按式（ ３ ） 、 式（ ４ ） 计算 ２ 种情况下的计算比例与测量显示比例的误差 Ｗ１和Ｗ２ 。
Ｗ １ ＝｜ Ｐ １ － Ｐ ｜
Ｗ ２ ＝｜ Ｐ ２ － Ｐ ｜
传感器的被测量与传感器输出之间的关系一般是非线性的。 为了更加形象直观地分析 ２ 种计算误差随水位变化的趋势， 分别绘制其误差 Ｗ １ 、 Ｗ ２ 的拟合曲线如图 ３ 所示。

由图３误差曲线趋势可以得出： 在按水标定的情况下，理论油水混合计算比例误差相对较大， 并且上下频繁波动没有一定的规律性； 而理论水位计算比例误差相对偏小， 且呈现出一定的规律性— — —随着水位增加（ 接近满量程） ， 误差越来越小， 在标定满量程的 ５ ０％～１ ０ ０％ 平均误差约为２． ５％ 。误差在一定程度上反映了传感器在该系统应用上测量的准确度， 线性度则表征了测试系统的输出与输入与理想系统的线性比例关系， 他们都是实验过程中对数据检测的重要依据。假设理论油水混合计算比例及理论水位计算比例的线性度分别为 δ１ 、 δ ２ ， 按式（ ５ ） 、 式（ ６ ）分别对两者的线性度进行计算。

计算数据表明， 线性度与误差随水位变化曲线基本吻合。即在水标定的情况下， 在标定满量程的 ５ ０％～１ ０ ０％ ，不仅测量度高， 而且线性度也好。
４． ２ 　 油标定下的测量分析
在实验中， 按油标定满量程 Ｍ 为８ ０ｃ ｍ 。取标定满量程的２ ５ ％处作为标定第１点， 取标定满量程的８ ７ ． ５ ％处作为标定１第 ２ 点。实验测量过程中， 向容器内缓缓注入油水混
合物（ 油多水少） ， 实验数据及误差、 线性度分析如表２所示。

表 ２ 主要记录了按油标定的情况下的实验数据。按照表 １ 相同的计算方法， 分别计算出各自的比例、 误差及线性度， 并绘制出的误差曲线如图 ４ 所示。

由图４曲线可以明显看出： 在油标定的情况下， 随着油水高度的增加， 理论油水计算比例误差反而有上涨的趋势， 而且在标定满量程的 ５ ０ ％～ ７ ０ ％ 平均误差高达 １ ８ ． ３ ％ ； 而理论水位计算比例误差相对偏小（ 平均误差约为２ ． ４ ％ ） 并且呈现出一定的规律性— — —随着油位增加（ 接近满量程） ， 误差越来越小。同样， 线性度与误差随油位变化趋势大体相近。
４． ３　 检测方案的选定
实际液位测量过程中， 集油箱液位高度一般在满量程的２ ５％～９ ０％波动。如果采用按水标定的方案， 则会在满量程的２ ５％～５ ０％ 产生较大的测量误差， 并且线性度不好。而按油标定的方案， 在标定满量程的２ ０％～１ ０ ０％误差已经很小， 线性度较好。所以， 综合２组实验数据的误差、 线性度估算及现场实际测量 ３ 方面的因素， 按油标定不仅测量精度高， 而且线性度好， 为其检测方案。
电容液位计一般用于石油化工行业密闭容器液位的测量， 将其应用于半封闭的海上溢油回收液位测量装置中， 采取油、 水标定下的实验对比分析法， 从 ２ 种测量方案的误差、 线性度估算出发， 对集油箱油水混合液位中油层厚度的测量， 采取按油标定的方案， 其测量精度及线性度较高， 满足了现场溢油回收控制系统的需要。

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