Устройство для измерения влажности нефти и нефтепродуктов Советский патент 1986 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля влажности нефти и нефтепродуктов различной сортности в нефтехимической и нефтяной промышленности, а также при измерении влажности других гетерогенных сред, распределение частиц дисперсной фазы по временам релаксации в которых близко к симметричному.

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности при уменьшении погрешностей, являющихся следствием отличия реального распределения частиц дисперсной фазы по временам отличия реального распределения частиц дисперсной фазы по временам релаксации от монодисперсной модели волонефтяной эмульсии. Кроме того, исключаются погрешности, обусловленные неравенством нулю остаточных параметров схемы замещения емкостного датчика на высоких и низких частотах, а также влиянием структурной поляризации водонеф- тяной эмульсии на результаты измерений.

При этом сохраняется независимость результатов измерений по отношению к сортности контролируемого продукта, изменению содержания хлористых солей. Кроме того, достигается расширение пределов измерения влажности в сторону малых значений в связи с учетом распределения капель эмульгированной воды по временам релаксации, а следовательно, и по их размерам.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения влажности нефти и нефтепродуктов.

Устройство содержит два генератора 1 и 2 синусоидального сигнала качающейся частоты, трансформатор 3 напряжения, компенсационный 4 и измерительный 5 емкостные датчики, образцовый конденсатор 6, три усилителя 7, 8 и 9, три образцовых резистора 10-12, управляемый делитель 13 напряжения, суммирующее устройство 14, фазочувствительный 15 и квадратурный 16 детекторы, измерительный преобразователь 17 переменного напряжения в постоянное, три блока 18-20 деления, два амплитудных детектора 21 к 22 с закрытым входом, два блока 23, 24 памяти, вычитагещее устройство 25, устройство 26 уравно

10

15

20

25

574962

вешивания, два переключателя 27 и 28, ключ .29, блок 30 управления и функциональный преобразователь 31.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение качаю- частоты с выхода генератора 1 (в первом такте) или с выхода генератора 2 (во втором такте) поступает через переключатель 27 на первичную обмотку трансформатора 3. Три вторичные обмотки трансформатора 3 включены так, чтобы напряжение на компенсационный емкостной датчик 4 и образцовый конденсатор 6 по сравнению с напряжением на измерительном емкостном датчике 5 были поданы в противофазе. Напряжение на выходе усилителей 7, 8 и 9, в цепях отрицательной обратнор связи которых включены соответственно образцовые резисторы 10, 11 и 12, пропорционально токам, протекающим в ветвях соответственно элементов 4,5 и 6. Напряжение с выхода усилителя 8 суммируется с выходными напряжениями усилителей 7 и 9, подаваемыми соответственно через ключ 29 и управляе- г-йш делитель 13 напряжения, на суммирующем устройстве 14. При этом устройство обеспечивает как непосредственное включение одного измерительного емкостного датчика 5 в мостовую цепь, так и дифференциальное, включение двух датчиков (во втором случае ключ 29 находится во включенном состоянии). Кроме того, напряжение с выхода усилителя 9 поступает на первые входы фазочувствительного 15 и квадратурного 16 детекторов. Одновременно на вторые входы детекторов 15 и 16 подается опорное напряжение с выхода суммирующего устройства 14. Фазочувствительный детектор 15 выделяет синфазную, а квадратурный детектор 16 квадратурную составляющие напряжений на первых входах по отношению к напряжениям на их вторых входах, С выходов детекторов 15 и 16 напряжения поступают на первые входы блоков 18 и 19 деления соответственно, на вторые входы которых подается постоянное напряжение с выхода измерительного преобразователя 17, пропорциональное эффективному значению переменного напряжения на выходе суммирующего устройства 14. Сигналы с выходов блоков 18 и 19 деле30

35

40

45

50

55

10

t5

20

БИЯ поступают на амплитудные детекторы 21 и 22 с закрытыми входами соответственно, па выходах которых существуют напряжения, пропорцио- нальны е о гибающим выходных сигналов блоков деления. Блок 20 деления производит деление напряжений с выходов амплитудных детекторов 21 и 22. Результат деления через переключатель 28 поступает в первом такте в блок 23 памяти, а во втором - в блок 24 памяти, после чего производится их вычитание вычитающим устройством 25. Сигнал с выхода вычитающего устройства 25 подается на устройство 26 уравновешивания и одновременно контролируется блоком 30 управления. Устройство 26 уравновешивания формирует управляющие воздействия, изменяющие значения коэффициента передачи управляемого елителя 13 напряжения. Сигнал управляющего воздействия с выхода устройства 26 уравновешивания поступает на управляющий вход управляемого де- 25 лителя 13 напряжения до тех пор, пока значение напряжения на выходе вычитающего устройства 25 не будет близко к нулю. При достижении сос- тояния первого квазиравновесия, ха- рактеризующегося равенством нулю сигнала на выходе вычитающего устройства 25, блок 30 управления вырабатывает сигналы команд, по которым производится запись в первую и вторую ячейки памяти функционального преобразователя 31 сигналов, считанных с выходов устройства 26 уравновешивания и блока 20 деления. Затем блок 30 управления дает команду для направленного.изменения коэффициента передачи управляемого делителя 13 напряжений посредством устройства 26 уравновешивания и производится вторичное уравновешивание 45 мостовой измерительной цепи. Достижению второго состояния квазиравновесия соответствует вторичное равенство нулю напряжения на выходе вычитающего устройства 25, Функциональным преоб-50 разователем 31 Выполняется обработка сигналов, записанных с выходов устройства уравновешивания 26 и блока 20 деления при первом и втором приведении моста к состоянию квазиравновесия. Значение сигнала на выходе функционального преобразователя 31 пропорционально искомой влажности

30

35

40

55

4964

нефти или нефтепродукта, протекающих через рабочее пространство измерительного емкостного преобразователя 5 . Для устранения дополнительных

погрешностей и повышения чувствительности измерения малого влагосодер- жания контролируемого продукта предусмотрено дифференциальное включение измерительного 5 и компенсационного 4 емкостных датчиков, осуществляемое при помощи ключа 29 по команде блока 30 управления. Алгоритм работы устройства сохраняется. При этом в компенсационном емкостном датчике может находиться либо обезвоженный

продукт, либо продукт с известной

влажностью.

20

255 0

30

5

0

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности нефти и нефтепродуктов, содержащее измерительный и компенсационный емкостные преобразователи, два генератора качающейся частоты, трансформатор, образцовый конденсатор, три усилителя, три образцовых резис- тора в цепи обратной связи усилителей, управляемьй делитель напряжения, устройство уравновешивания, суммирующее устройство, два блока деления, вычитающее устройство и функциональный преобразователь, причем три вторичные обмотки трансформатора первыми концами соответственно через измерительный и компенсационный емкостные датчики и образцовый конденсатор заземлены, а вторые концы этих обмоток соединены с входами со- ответственно первого, второго и третьего усилителей, выход третьего усилителя через управляемый делитель напряжения присоединен к перво- ,му входу суммирующего устройства, выхбд вычитакяцего устройства через устройство уравновешивания подключен к управляющему входу управляемого делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен фазочувствительньш и квадратурный детекторы, измерительный преобразователь переменного напря- 5 жения, блок деления, два амплитудных детектора, два блока памяти,два переключателя, ключ и блок управления, причем выходы генераторов сину51

соидальных колебаний качающейся частоты через первый переключатель подключены к первичной обмотке трансформатора, второй и третий входы суммирующего устройства присоединены непосредственно и через ключ к выходам соответственно первого и второго усилителей, при этом выход третьего усилителя соединен с первыми входами фазочувствительного и квадратурного детекторов, вторые входы которых подключены к выходу суммирующего устройства, выходы фазочувствитель- ногс и квадратурного детекторов соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков деления, а вторые входы последних через измерительный преобразователь переменного напряжения - с выходом суммирующего устройства, к выходам первого и второго блоков деления

66

через первый и второй амплитудный детекторы соответственно подключены первый и второй входы третьего блока деления, а к-его выходу че- рез второй переключатель - входы первого и второго блоков памяти, выходы которых, в свою очередь, соединены с входами вычитающего устройства, к выходу устройства уравновекшвания присоединен первый вход функционального преобразователя, второй вход которого соединен с выходом третьего блока деления, к выходу вычитающего устройства подключен вход блока управления, а его 1зыходы, в свою очередь, связаны шиной управления с управляющими входами первого и второго переключателей, ключа, устройства уравновешиваиия и функционального преобразователя.

Редактор А. Долинич

Составитель В.. Филатова

Техред Л,Олейник Корректор И. Муска

4909/40

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля влажности нефти и нефтепродуктов различной сортности. Цель изобретения - повышение точности измерения влажности. Она достигается путем введения в устройство дополнительных функциональных элементов при уменьшении погрешностей, являющихся следствием отличия реального распределения частиц дисперсной фазы по временам релаксации от монодисперсной модели водонефтяной эмульсии, а также погрешностей, обусловленных неравенством нули остаточных параметров схемы замещения емкостного датчика на высоких и низких частотах, а также влиянием структурной поляризации водонефтяной эмульсии на результат измерений. 1 ил. Ьэ- ел 1Й. «о а