Мультифазный поточный влагомер Российский патент 2017 года по МПК G01N21/85 G01N9/36 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения количества воды, содержащейся во взаимно несмешивающихся с ней нефтепродуктах и свободном нефтяном или природном газах.

Известен поточный влагомер нефти типа УДВН, состоящий из первичного измерительного СВЧ преобразователя, включающего цилиндрический корпус с измерительной линией и отверстиями для болтов (для крепления к фланцам нефтепровода), соединенного кабелем с блоком электронным. Первичный преобразователь состоит из СВЧ переключателя и платы управления и выдает аналоговые сигналы, пропорциональные СВЧ мощности в опорном и измерительном каналах. Величина сигнала в измерительном канале зависит от влагосодержания в измеряемой среде.

Блок электронный осуществляет подачу искробезопасных питающих напряжений и токов на первичный преобразователь, а также обработку поступающих с преобразователя сигналов в сигнал, пропорциональный влагосодержанию нефти (http://udvn.ru/produktsiya/udvn-1pm).

Недостатком известного влагомера является низкая точность при определении влажности нефти с высокой обводненностью, а также невозможность определения количества солей, т.к. СВЧ частота рассчитана на поглощение энергии микроволнового излучения только молекулами воды.

Наиболее близкое техническое решение – измеритель обводненности типа Red Eye, состоящий из корпуса в виде трубы с фланцами (для крепления к фланцам нефтепровода), первичного преобразователя с измерительным зондом и электронного блока обработки информации. Первичный преобразователь состоит из широкополосного источника ближнего инфракрасного излучения, проточной ячейки, оптоволоконного коллиматора, оптических фильтров и фотодиодов.

Электронный блок измерителя обеспечивает обработку результатов измерений и формирование аналогового выходного сигнала, пропорционального содержанию воды (свидетельство об утверждении типа средств измерений, регистрационный номер в госреестре 47355-11).

Данный измеритель обеспечивает достаточную точность измерений при больших значениях обводненности, но его использование ограничено при малой обводненности ввиду сильного влияния оптической плотности смеси на точность измерения.

Также при измерении обводненности вышеназванными приборами не учитывается пузырьковый газ, и предъявляются требования к высокой степени гомогенности смеси перед измерениями.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание мультифазного поточного влагомера, работающего в диапазоне обводненности от 0 до 100% и позволяющего определять объемное содержание компонентов в негомогенных смесях типа нефтепродукты-вода-газ.

Технический результат достигается тем, что в мультифазном поточном влагомере, содержащем корпус, измерительное устройство, средство обработки сигнала измерительного устройства и средства представления результатов измерений, измерительное устройство выполнено в виде n-числа проточных ячеек, размещенных по периметру коммутирующего устройства, расположенного в центральной части корпуса, при этом проточные ячейки включают в себя излучающие и приемные матрицы, выполненные с возможностью излучения и приема электромагнитных волн инфракрасного спектра излучения, высокочастотного и ультразвукового излучения, а средство обработки сигналов измерительного устройства выполнено с возможностью приема, обработки, управления и передачи средствам представления результатов измерений всех видов сигналов, поступающих с приемных матриц.

Выполнение измерительного устройства в виде n-числа проточных ячеек с возможностью излучения и приема электромагнитных волн инфракрасного спектра излучения и высокочастотного излучения обеспечивает работу влагомера во всем диапазоне обводненности среды.

Выполнение измерительного устройства в виде n-числа проточных ячеек с возможностью излучения и приема электромагнитных волн ультразвукового излучения позволяет учитывать пузырьковый газ.

Выполнение средства обработки сигналов измерительного устройства с возможностью приема, обработки, управления и передачи средствам представления результатов измерений всех видов сигналов, поступающих с приемных матриц, позволяет выбирать оптимальный способ измерения для обеспечения требуемой точности.

На фиг. 1 показан заявленный влагомер.

На фиг. 2 показан первичный преобразователь в разрезе А-А по фиг. 1.

На фиг. 3 показана функциональная схема влагомера.

Мультифазный поточный влагомер содержит разъемный корпус 1, выполненный на основе бугельного соединения 2, концентрических переходов 3 и фланцев 4 для подсоединения к трубопроводу (на чертеже не показан). В корпус встроен измерительный блок 5 (фиг. 2) и коммутирующее устройство 6, образующие первичный преобразователь 7 (фиг. 3). По периметру коммутирующего устройства 6 в цельнометаллическом каркасе 8 с отверстиями размещено n-число проточных ячеек 9, включающих излучающие 10 и приемные 11 матрицы. Для формирования потока в корпусе установлены обтекатели среды 12 с обеих сторон от коммутирующего устройства 6.

Измерительный блок 5 функционально состоит из датчиков трех типов: инфракрасного, высокочастотного и ультразвукового (фиг. 3). С измерительного блока 5 сигнал передается в коммутирующее устройство 6 и далее по соединительному кабелю 13 (на чертеже не показан) во вторичный преобразователь 14.

Вторичный преобразователь 14 состоит из блоков управления инфракрасным 15, высокочастотным 16 и ультразвуковым 17 датчиками, расчетного блока 18, блока введения констант 19 и регистратора 20.

Влагомер работает следующим образом.

Поток (направление потока показано на фиг. 1), рассекаемый на входе обтекателем среды 12, направляется в каждую из n-числа проточных ячеек 9 измерительного блока 5 первичного преобразователя 7, где происходит измерение сигнала посредством излучения и приема электромагнитных волн инфракрасного спектра излучения, высокочастотного и ультразвукового излучения излучающими 10 и приемными 11 матрицами. Инфракрасный и высокочастотный элементы матрицы снимают сигнал об обводненности среды, а ультразвуковой элемент матрицы - о количестве пузырькового газа в смеси.

Далее сигнал передается через коммутирующее устройство 6 во вторичный преобразователь 14, блоки которого принимают, обрабатывают, управляют и передают средствам представления результатов измерений все виды сигналов, поступающие с приемных матриц 11.

Применение предложенного изобретения позволит значительно повысить точность измерения процентного состава воды в нефтяной продукции и может найти применение в измерительных установках, нефтеперерабатывающем оборудовании и нефтепроводах, а также в процессе подготовки сырья в системах контроля качества нефтяной продукции.

Мультифазный поточный влагомер относится к области измерительной техники и может быть использован для определения количества воды, содержащейся во взаимно несмешивающихся с ней нефтепродуктах и свободном нефтяном или природном газах. Влагомер содержит корпус, измерительное устройство, средство обработки сигнала измерительного устройства и средства представления результатов измерений. Измерительное устройство выполнено в виде n-числа проточных ячеек, размещенных по периметру коммутирующего устройства, расположенного в центральной части корпуса. Проточные ячейки включают в себя излучающие и приемные матрицы, выполненные с возможностью излучения и приема электромагнитных волн инфракрасного спектра излучения, высокочастотного и ультразвукового излучения. Средство обработки сигналов измерительного устройства выполнено с возможностью приема, обработки, управления и передачи средствам представления результатов измерений всех видов сигналов, поступающих с приемных матриц. Технический результат, наблюдаемый при реализации заявленного устройства, заключается в создании мультифазного поточного влагомера, работающего в диапазоне обводненности от 0 до 100% и позволяющего определять объемное содержание компонентов в негомогенных смесях типа нефтепродукты-вода-газ. 3 ил.

Мультифазный поточный влагомер, содержащий корпус, измерительное устройство, средство обработки сигнала измерительного устройства и средства представления результатов измерений, отличающийся тем, что измерительное устройство выполнено в виде n-числа проточных ячеек, размещенных по периметру коммутирующего устройства, расположенного в центральной части корпуса, при этом проточные ячейки включают в себя излучающие и приемные матрицы, выполненные с возможностью излучения и приема электромагнитных волн инфракрасного спектра излучения, высокочастотного и ультразвукового излучения, а средство обработки сигналов измерительного устройства выполнено с возможностью приема, обработки, управления и передачи средствам представления результатов измерений всех видов сигналов, поступающих с приемных матриц.