CN105786059A - 一种定量控制水中氧气含量及流量的系统 - Google Patents
一种定量控制水中氧气含量及流量的系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105786059A CN105786059A CN201610213198.0A CN201610213198A CN105786059A CN 105786059 A CN105786059 A CN 105786059A CN 201610213198 A CN201610213198 A CN 201610213198A CN 105786059 A CN105786059 A CN 105786059A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high pressure
- pressure chest
- water
- oxygen
- control circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 206010008469 Chest discomfort Diseases 0.000 claims description 41
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 3
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 2
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-NJFSPNSNSA-N oxygen-18 atom Chemical compound [18O] QVGXLLKOCUKJST-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
- G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means
Abstract
一种定量控制水中氧气含量及流量的系统，高压腔外绕加热电阻丝，加热电阻丝通过双路PID控制电路连接控制；高压腔通过电磁阀与密封测试箱、氮气瓶、氧气瓶相连；高压腔顶部还设置有抽气口和进水口；高压腔内设置有温度传感器、溶解氧传感器和压力传感器，且三个传感器均与双路PID控制电路相连，高压腔1内还设置有双路PID控制电路控制的搅拌器，双路PID控制电路与人机界面相连接，高压腔底部还通过泵连通至密封箱；本发明通过温度、压力两种方式协同控制水中溶解氧浓度，生成不同温度、压力、溶解氧浓度的水体，可同时在人机界面上显示水体的温度、压力、溶解氧浓度以及流速。采用氮氧置换和高压注氧方法，大大拓展了水中溶解氧含量的范围。
Description
技术领域
本发明涉及测控工程技术领域，特别涉及一种定量控制水中氧气含量及流量的系统。
背景技术
目前，多数油田都把注水开发作为油田开发的首选方式。但是，水中溶解氧造成注水管道腐蚀穿孔现象严重。有的注水管道系统两三个月就得检修一次，极大地影响了油田的正常生产。为了研究水中溶解氧与管道腐蚀之间的关系，就需要一个能够定量控制溶解氧含量、流量的系统或装置。目前，水中溶解氧含量控制系统主要用于水产养殖、葡萄酒发酵等领域。在水产养殖领域，中国发明专利CN104345636A使用鼓风机曝气，溶解氧探头检测水体氧气含量，采用PID控制鼓风机工作。CN203299602U主要使用鼓风机曝气，同时使用溶解氧探头检测水体氧气含量，该系统使用惰性气体排氧，整个系统使用PLC完成控制。相对而言，CN203299602U拓展了水体溶解氧含量的下限。CN104925937A采用高压注氧方式制造高富氧水，拓展了水体溶解氧含量的上限水平。在葡萄酒发酵领域，CN103923783A采用氮氧置换方式控制溶解氧含量，进一步拓展了溶解氧含量的范围。但以上系统均采用单一的曝气方式，对溶解氧含量控制能力相对有限。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种定量控制水中氧气含量及流量的系统，为深入研究管道腐蚀与注水溶解氧含量、温度、流量、压力之间的关系提供一种可行的方案，为保证注水管线在生产过程中的安全作业奠定基础。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种定量控制水中氧气含量及流量的系统，包括不锈钢材料制成的高压腔1，高压腔1的顶部设有螺纹旋盖2，高压腔1外绕加热电阻丝3，加热电阻丝3与双路PID控制电路12连接并受其控制，加热电阻丝3外裹有氧化铝纤维毡保温层4；高压腔1经顶部的螺纹旋盖2通过第一电磁阀5与密封测试箱6相连通；高压腔1经顶部的螺纹旋盖2通过第二电磁阀7与氮气瓶20相连通；高压腔1经顶部的螺纹旋盖2通过第三电磁阀8与氧气瓶19相连通；高压腔1的顶部2还设置有抽气口和进水口且进水口设置第五电磁阀18；高压腔1内部设置有温度传感器9以及溶解氧传感器10，高压腔1底部设置有压力传感器11，且三个传感器均与双路PID控制电路12的信号端相连接，高压腔1内还设置有搅拌器13，搅拌器13的驱动电机14与双路PID控制电路12的信号端相连接，双路PID控制电路12的信号端与人机界面15相连接，高压腔1底部通过第四电磁阀16连通排水口，高压腔1底部还通过泵17连通至密封箱6。
本发明的有益效果是：
本发明可以通过温度、压力两种方式控制水中溶解氧浓度，可以生成不同温度、压力、溶解氧浓度的水体，可同时在人机界面上显示水体的温度、压力、溶解氧浓度以及流速。采用氮氧置换和高压注氧方法，大大拓展了水中溶解氧含量的范围。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明详细阐述，但实例并不限制本发明的保护范围。
参照附图，一种定量控制水中氧气含量及流量的系统，包括不锈钢材料制成的高压腔1，高压腔1的顶部设有螺纹旋盖2，高压腔1外绕加热电阻丝3，加热电阻丝3与双路PID控制电路12连接并受其控制，加热电阻丝3外裹有氧化铝纤维毡保温层4；高压腔1经顶部的螺纹旋盖2通过第一电磁阀5与密封测试箱6相连通；高压腔1经顶部的螺纹旋盖2通过第二电磁阀7与氮气瓶20相连通；高压腔1经顶部的螺纹旋盖2通过第三电磁阀8与氧气瓶19相连通；高压腔1的顶部2还设置有抽气口和进水口且进水口设置第五电磁阀18；高压腔1内部设置有温度传感器9以及溶解氧传感器10，高压腔1底部设置有压力传感器11，且三个传感器均与双路PID控制电路12的信号端相连接，高压腔1内还设置有搅拌器13，搅拌器13的驱动电机14与双路PID控制电路12的信号端相连接，双路PID控制电路12的信号端与人机界面15相连接，高压腔1底部通过第四电磁阀16连通排水口，高压腔1底部还通过泵17连通至密封箱6。
本发明的工作原理为：
根据亨利公式，溶解氧的含量取决于温度、压力以及溶质和溶剂的性质。不同大气压和不同水温下溶解氧浓度的计算公式如下：
Dof＝(p/p0)×477.8/(T+32.26)1
其中，p为实测大气压，p0为标准大气压，T为实测温度，单位为℃。根据公式1，可以增大压力、降低温度来增加水中溶解氧浓度，减小压力、增加温度来减小水中溶解氧浓度。如果需要进一步降低或清除水中溶解氧，可以对水中充入氮气以置换氧气。整个系统如附图所示，由不锈钢材料制成一个密封高压腔1，腔盖采用螺纹旋盖2旋入密封，高压腔1外绕电阻丝3加热，为降低热扩散，在电阻丝外裹一层氧化铝纤维毡保温层4。使用氧气瓶19和氮气瓶20提供两种气源，来控制水中溶解氧含量。系统由一个PID控制电路12控制，用户通过人机界面15输入期望的参数：水的温度、水中溶解氧浓度以及水的流量。PID控制电路12根据公式1计算氧气的分压。系统首先控制水温达到要求，人机界面15输入的水温要求高于环境水温。然后，根据计算得到的氧气分压，控制氧气的第三电磁阀8接通，直至压力传感器11回传的压力数据达到计算的氧气分压。启动溶解氧检测，如果溶解氧浓度大于设定值，开启抽气口气泵，降低压力值，降低溶解氧浓度；如果溶解氧浓度小于设定值，则打开第三电磁阀8继续注氧，提高溶解氧浓度。如果计算得到的氧气分压过低，超过了气泵的抽真空能力，则通过对水中充入氮气以置换氧气。待水中溶解氧浓度和温度符合设定参数后，控制泵17将水按设置的流量值注入密封箱6。密封箱6中可接入注水模拟管道或悬挂金属挂片，研究腐蚀效应的形成机理。密封箱6的容积相对于高压腔较小，这样可保证接通密封箱6时，水体压力下降不大。当密封箱6中接入注水模拟管道时，要求管道容积相对于高压腔较小。
本发明使用了五个电磁阀、一个水泵和一个气泵，使用氮气和氧气两种钢瓶气源；使用了温度、压力和溶解氧三种传感器，微控制器采用台湾宏晶科技的STC12C5616AD，自带8路高速10位A/D转换。参数输入采用薄膜键盘，显示采用OLED12864。高压腔通过管道与密封测试箱形成一个封闭循环系统，用于研究管道腐蚀穿孔的形成机理。温度控制采用PID控制，系统根据设定值和温度传感器实测值进行PID运算，控制电阻丝通、断电。当温度达到设置参数后，根据设定压力值和压力传感器值进行PID运算，控制抽气电磁阀和氧气电磁阀的开、关；当溶解氧浓度要求很低时，系统还需要打开氮气电磁阀。系统所使用的气泵抽真空度不小于0.01个标准大气压，因此当计算的氧气分压小于0.01个标准大气压时，需要启动氮氧置换过程。PID控制器采用武汉汉口电炉有限公司RTXJ-G50系列智能型专家自整定控制器。
Claims (2)
1.一种定量控制水中氧气含量及流量的系统，其特征在于，包括不锈钢材料制成的高压腔(1)，高压腔(1)的顶部设有螺纹旋盖(2)，高压腔(1)外绕加热电阻丝(3)，加热电阻丝3与双路PID控制电路12连接并受其控制；高压腔(1)经顶部的螺纹旋盖(2)通过第一电磁阀(5)与密封测试箱(6)相连通；高压腔(1)经顶部的螺纹旋盖(2)通过第二电磁阀(7)与氮气瓶(20)相连通；高压腔(1)经顶部的螺纹旋盖(2)通过第三电磁阀(8)与氧气瓶(19)相连通；高压腔(1)的顶部(2)还设置有抽气口和进水口且进水口设置第五电磁阀(18)；高压腔(1)内部设置有温度传感器(9)以及溶解氧传感器(10)，高压腔(1)底部设置有压力传感器(11)，且三个传感器均与双路PID控制电路(12)的信号端相连接，高压腔(1)内还设置有搅拌器(13)，搅拌器(13)的驱动电机(14)与双路PID控制电路(12)的信号端相连接，双路PID控制电路(12)的信号端与人机界面(15)相连接，高压腔(1)底部通过第四电磁阀(16)连通排水口，高压腔(1)底部还通过泵(17)连通至密封箱(6)。
2.根据权利要求1所述的一种定量控制水中氧气含量及流量的系统，其特征在于，加热电阻丝(3)外裹有氧化铝纤维毡保温层(4)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610213198.0A CN105786059B (zh) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | 一种定量控制水中氧气含量及流量的系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610213198.0A CN105786059B (zh) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | 一种定量控制水中氧气含量及流量的系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105786059A true CN105786059A (zh) | 2016-07-20 |
| CN105786059B CN105786059B (zh) | 2018-02-06 |
Family
ID=56394971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610213198.0A Expired - Fee Related CN105786059B (zh) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | 一种定量控制水中氧气含量及流量的系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105786059B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108279723A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-13 | 贵港市瑞成科技有限公司 | 一种智能水产养殖系统及其控制方法 |
| CN112410216A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-26 | 英诺维尔智能科技（苏州）有限公司 | 一种氮气和氧气动态调节反应器内溶氧量的方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202075203U (zh) * | 2011-03-30 | 2011-12-14 | 陕西科技大学 | 一种黑液在超临界水氧化下腐蚀的实验装置 |
| JP2012035215A (ja) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 廃水処理装置及び廃水処理方法 |
| CN103196819A (zh) * | 2013-03-19 | 2013-07-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种适用于测试材料腐蚀行为的深海环境模拟装置 |
| CN104403940A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-11 | 浙江大学 | 一种海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物培养装置及方法 |
| CN204495695U (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-22 | 华电电力科学研究院 | 一种精确控制氧含量的高温水蒸汽氧化实验装置 |
| CN205670275U (zh) * | 2016-04-07 | 2016-11-02 | 西安石油大学 | 一种定量控制水中氧气含量及流量的装置 |
-
2016
- 2016-04-07 CN CN201610213198.0A patent/CN105786059B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012035215A (ja) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 廃水処理装置及び廃水処理方法 |
| CN202075203U (zh) * | 2011-03-30 | 2011-12-14 | 陕西科技大学 | 一种黑液在超临界水氧化下腐蚀的实验装置 |
| CN103196819A (zh) * | 2013-03-19 | 2013-07-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种适用于测试材料腐蚀行为的深海环境模拟装置 |
| CN104403940A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-11 | 浙江大学 | 一种海洋亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物培养装置及方法 |
| CN204495695U (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-22 | 华电电力科学研究院 | 一种精确控制氧含量的高温水蒸汽氧化实验装置 |
| CN205670275U (zh) * | 2016-04-07 | 2016-11-02 | 西安石油大学 | 一种定量控制水中氧气含量及流量的装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108279723A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-13 | 贵港市瑞成科技有限公司 | 一种智能水产养殖系统及其控制方法 |
| CN112410216A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-26 | 英诺维尔智能科技（苏州）有限公司 | 一种氮气和氧气动态调节反应器内溶氧量的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105786059B (zh) | 2018-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207614799U (zh) | 一种可在线进样取样的高温高压反应釜 | |
| CN107121376B (zh) | 高温高压气液两相h2s/co2环境原位载荷腐蚀模拟环路系统 | |
| CN104934082B (zh) | 一种温压可控的海洋热工环境模拟系统 | |
| CN205670275U (zh) | 一种定量控制水中氧气含量及流量的装置 | |
| CN104792689B (zh) | 一种湿硫化氢环境中的环境腐蚀开裂试验用装置 | |
| CN104880502B (zh) | 一种低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置 | |
| CN105786059A (zh) | 一种定量控制水中氧气含量及流量的系统 | |
| CN107421878A (zh) | 一种模拟连续工况作业的腐蚀实验装置及测试方法 | |
| CN108627416A (zh) | 一种高温高压下含瓦斯煤体吸附解吸渗流实验系统及方法 | |
| CN107976335A (zh) | 一种开放体系化学动力学高温高压实验装置 | |
| CN203479678U (zh) | 一种耐强酸静态高温高压釜 | |
| CN2531231Y (zh) | 储氢罐活化装置 | |
| CN206184050U (zh) | 基材胶水排泡系统 | |
| CN203002358U (zh) | 一种用于压裂酸化实验室的化学反应釜 | |
| CN206291942U (zh) | 一种吹气式液位计 | |
| CN111443746B (zh) | 大尺度高压模拟舱压力转换控制系统及方法 | |
| CN203745344U (zh) | 红外促进瓦斯解吸的实验设备 | |
| CN205152237U (zh) | 一种微生物发酵装置 | |
| CN207488315U (zh) | 一种高温高压成岩成矿在线进样取样全混流模拟实验装置 | |
| CN209724325U (zh) | 防止水合物藏模拟实验过程中压力测点冰堵及解堵的结构 | |
| CN110374556B (zh) | 具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置 | |
| CN208449280U (zh) | 一种铁系水处理剂生产过程的压力测控系统 | |
| CN207351867U (zh) | 一种可在线检测的气体膜分离装置 | |
| CN206516223U (zh) | 外界因素对水溶气运移成藏影响用模拟实验装置 | |
| CN207611045U (zh) | 一种实验室用地层原油分离实验设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180206 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |