CN221007400U - 一种多探头原油含水测定仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及水分检测技术领域，具体涉及一种多探头原油含水测定仪。单探头原水油分测试仪，不能适应不同管径原油输送管道径向不同深度处含水率的快速测试控。针对上述问题，本实用新型提供一种多探头原油含水测定仪，包括顺次竖直连接的防爆壳体、法兰、绝缘连接管、电容传感器金属探头组件和金属封头；所述电容传感器金属探头组件由多个电容传感器金属探头竖直绝缘密闭连接而成。
Description
技术领域
本实用新型涉及原油技术领域，具体涉及一种多探头原油含水测定仪。
背景技术
原油含水率是原油生产、销售、输送过程中的一项重要技术指标，对原油生产工艺质量的控制起到至关重要指导性作用。及时掌握原油含水率的动态变化，对提高原油生产高效管理尤为重要。但，实时动态精准监测原油中含水率的变化目前是本领域的一个技术难题。
目前，对原油输送管道中原水油分的测试，大都通过人工间歇式取样的方式，送至专门的实验室进行分析测试，这种方式，每天只能取少量的，且不一定具有代表性的样品进行检测，不具备实时动态监测的能力，且测试结果与原油中含水率的真实值偏差较大，测试结果不能精确反映原油中水分的含量。
另外一种原油中水分的测量方式，是将单探头(电容传感器)的原水油分测试仪通过法兰竖直固定安装至原油输送管道金属外壁，该测量方式受限于电容传感器的长度。当原水油分测试仪只有一个电容传感器探头时，其不能快捷的变换电容传感器探头长度，以适应不同管径原油输送管道径向不同深度处含水率的快速测试。
更值得注意的是，根据动力流体学，原油在原油输送管道径向的流速沿管壁向内递减，这种现象会造成原油输送管道中原油含水率沿管道径向分布的不同。因此，通过测试原油输送管道径向某一深度处的原油含水率并不能真实的反映原油输送管道中原油的总含水率，其测试数值不具有代表性，不能对原油生产工艺质量的控制起到至关重要指导性作用。
实用新型内容
现有技术中存在的问题是：单探头的原水油分测试仪，不能适应不同管径原油输送管道径向不同深度处含水率的快速测试，其测试值与该时段原油中总含水率的真实值偏差较大，不能实现原油中总含水率的实时精确监控。针对上述问题，本实用新型提供一种多探头原油含水测定仪，包括顺次竖直连接的防爆壳体、法兰、绝缘连接管、电容传感器金属探头组件和金属封头；
所述法兰与绝缘连接管竖直密闭连接；
所述电容传感器金属探头组件的头部与绝缘连接管竖直密闭连接，
所述电容传感器金属探头组件的尾部与金属封头竖直密闭连接，
所述电容传感器金属探头组件由若干个电容传感器金属探头通过绝缘连接管竖直绝缘密闭连接构成；
所述电容传感器金属探头包括金属外壳和设置在金属外壳内的传感器电路，所述电容传感器金属探头用于检测原油中的含水率；
所述防爆壳体包括防爆外壳、安装在防爆外壳内的可编程控制器(又称可编程控制器或PLC)、电源模块以及设置在防爆壳体外表面的显示器；
所述可编程控制器可以将电容传感器金属探头检测到的电容信号分析、处理得到含水率数值，并转换成含水率的数均平均值；
所述显示器，用于显示可编程控制器分析、处理、转换所获含水率的数均数值；
所述电源模块，用于为可编程控制器、显示器以及电容传感器金属探头供电。
具体地，所述防爆壳体与法兰一体成型。
具体地，所述电容传感器金属探头组件至少由两个电容传感器金属探头竖直绝缘密闭连接构成。
具体地，所述密闭连接为螺纹密闭连接。
具体地，所述电容传感器金属探头的金属外壳与绝缘连接管螺纹密闭连接，所述相邻电容传感器金属探头通过绝缘连接件螺纹密闭连接，所述电容传感器金属探头与金属封头螺纹密闭连接。
具体地，所述金属材质为包括不锈钢。
具体地，所述螺纹密闭连接是在接头处设置有绝缘密封垫圈。
具体地，所述绝缘密封垫圈的材质为氟橡胶，例如可以是O型氟橡胶圈。
具体地，所述可编程控制器包括信号检测与转换器电路、电容传感器检测电路；
所述信号检测与转换器电路用于采集、分析电容传感器检测电路检测到的电容值并将其转换成相应的含水率数值，并传输至显示器。
具体地，所述信号检测与转换器电路采用高分辨率的A/D、D/A转换芯片，实现4-20mA标准信号输出以及RS485 Modbus RTU通讯方式，方便现场PLC或DCS系统接口对接。
具体地，所述电容传感器检测电路中设有干扰信号过滤器，通过去除输入信号中电噪声和波动，可以得到更为准确和稳定的信号源，可以提高电容值检测的信噪比。
具体地，防爆外壳内还设置有防雷保护电路，所述电源模块为所述防雷保护电路供电，所述防雷保护电路的正负极通过导线，一端接地，一端与电源模块的正极相连，所述防雷保护电路可以使得所述多探头原油含水测定仪免遭雷击。
具体地，在使用时，所述多探头原油含水测定仪通过法兰竖直固定安装于原油输送管道管壁，所述电容传感器金属探头连接体垂直于地面。
本实用新型所获多探头原油含水测定仪的含水率测试原理与中国实用新型专利CN204129002U说明书中第[0011]段-段[0019]记载的内容相同。
有益效果
本实用新型所获多探头原油含水测定仪的电容传感器金属探头组件含有若干个电容传感器金属探头，且相邻两个电容传感器金属探头之间顺次竖直、密闭、可拆卸固定连接，可实现电容传感器金属探头组件的快速拆卸或组装，获得不同长度的电容传感器金属探头组件，以适应原油输送管道的管径，获得原油输送管道径向不同深度处含水率的数均平均值，测试数据更具代表性，更接近原油中总含水率的真实值，可以更好的实现原油中含水率的实时动态监测。
附图说明
图1是本实用新型的一种多探头原油含水测定仪的结构示意图。
图2是图1中A-A截面的剖面图。
图3是图2中B处的局部放大图。
图4是本实用新型的一种多探头原油含水测定仪的控制电路示意图。
图中：1.防爆壳体，2.法兰头，3.绝缘连接管，4.电容传感器金属探头组件，5.金属封头，6.绝缘连接件，8.绝缘密封垫圈，4-1.第一节电容传感器金属探头，4-2.第二节电容传感器金属探头，4-3.第三节电容传感器金属探头，4-4.第四节电容传感器金属探头，4-5.第五节电容传感器金属探头。
具体实施方式
如图1-4所示，在一个具体的实施例中，一种多探头原油含水测定仪，由顺次竖直连接的防爆壳体1、法兰2、绝缘连接管3、电容传感器金属探头组件4和金属封头5，所述绝缘连接管3的长度是100mm，直径是30mm；
所述法兰2与绝缘连接管3竖直密闭连接；
所述电容传感器金属探头组件4的头部与绝缘连接管3竖直密闭连接；
所述电容传感器金属探头组件4的尾部与金属封头5竖直密闭连接；
所述电容传感器金属探头组件4由5个电容传感器金属探头绝缘密闭连接而成，所述5个电容传感器金属探头由尺寸大小相同的第一节电容传感器金属探头4-1与第二节电容传感器金属探头4-2、第三节电容传感器金属探头4-3、第四节电容传感器金属探头4-4、第五节电容传感器金属探头4-5竖直绝缘密闭连接而成，相邻电容传感器金属探头之间通过绝缘连接件6竖直绝缘密闭连接，所述每个金属探头的长度为50mm，直径是30mm；
所述电容传感器金属探头包括金属外壳和设置在金属外壳内的传感器电路；
所述防爆壳体1包括防爆外壳、安装在防爆外壳内的可编程控制器、电源模块以及设置在防爆壳体1外表面的显示器；
所述可编程控制器可以将电容传感器金属探头检测电容信号转换成含水率数值；
所述显示器，用于显示可编程控制器处理得到的含水率数值；
所述电源模块，用于为可编程控制器、显示器以及电容传感器金属探头供电。
在一个具体地实施例中，所述密闭连接为螺纹密闭连接。
在一个具体地实施例中，所述金属材质为包括不锈钢。
在一个具体地实施例中，所述螺纹密闭连接是在接头处设置有绝缘密封垫圈8。
在一个具体地实施例中，所述绝缘密封垫圈8的材质为氟橡胶。
在一个具体地实施例中，所述可编程控制器包括信号检测与转换器电路、电容传感器检测电路；
所述信号检测与转换器电路用于采集、分析电容传感器检测电路检测到的电容值并将其转换成相应的含水率数值，并传输至显示器。
在一个具体地实施例中，所述信号检测与转换器电路采用高分辨率的A/D、D/A转换芯片，实现4-20mA标准信号输出以及RS485 Modbus RTU通讯方式，方便现场PLC或DCS系统接口对接。
在一个具体地实施例中，所述电容传感器检测电路中设有干扰信号过滤器，通过去除输入信号中电噪声和波动，可以得到更为准确和稳定的信号源，可以提高电容值检测的信噪比。
在一个具体地实施例中，防爆外壳内还设置有防雷保护电路，所述电源模块为所述防雷保护电路供电，所述防雷保护电路的正负极通过导线，一端接地，一端与电源模块的正极相连，所述防雷保护电路可以使得所述多探头原油含水测定仪免遭雷击。
在一个具体地实施例中，使用时，所述多探头原油含水测定仪通过法兰2竖直固定安装于原油输送管道管壁，所述电容传感器金属探头连接体垂直于地面。
本实用新型的检测原理：按照原油输送的常规流速，首先只将两个相同尺寸的电容传感器金属探头组装在一起，然后在可编程控制器的自动控制下，两个电容传感器金属探头金属外壁与两者之间流动的原油形成一闭合电路，然后测试一组(至少5种不同含水率的原油)已知不同含水率原油的电容值，从而获得原油含水率与电容呈线性关系的标准曲线，并记录到所述可编程控制器中；
然后，在相同的原油输送速率下，根据原油输送管道的管径选择若干个相同尺寸的电容传感器金属探头并组装成多探头原油含水测定仪，然后通过法兰2将其竖直固定安装至原油输送管道管壁，通过可编程控制器的自动控制，可以快速实现相邻电容传感器金属探头金属外壁与相邻电容传感器探头之间流动的原油快速地、间歇式地、依次形成闭合电路，例如第一节电容传感器金属探头的金属外壁先与第二节电容传感器金属探头的金属外壁以及两者之间流动的原油形成闭合电路；
假如第一节电容传感器金属探头4-1金属外壁周围的含水率与第二节电容传感器金属探头4-2金属外壁周围的含水率不同，则第一节电容传感器金属探头4-1的金属外壁与第二节电容传感器金属探头4-2金属外壁之间就有电势差产生，通过电容传感器检测电路的测试，可以获得第一个电容值；
第二节电容传感器金属探头4-2的金属外壁与第三节电容传感器金属探头4-3的金属外壁以及两者之间流动的原油形成闭合电路，通过电容传感器检测电路的测试，可以获得第二个电容值；
以此类推，会依次得到第三个电容值、第四个电容值和第五个电容值，然后，通过所述信号检测与转换器电路采集、分析电容传感器检测电路检测到的5个电容值数据并将其分析、处理、转换成原油输送管道竖直方向径向不同深度处含水率数值的数均平均值(可近似认为识原油在该时段精确的总含水率)，并将数据传输至显示器进行显示。
具体应用一，对于已知总含水率为0.7％，管径为300mm，原油流速为35m/h的不锈钢原油输送管道，将防爆壳体1、法兰2、5个长度为50mm的电容传感器金属探头与长度为40mm的绝缘连接管3和金属封头5组装在一起形成多探头原油含水测定仪，所述多探头原油含水测定仪通过法兰2竖直固定安装于原油输送管道管壁，其电容传感器金属探头组件4与地面垂直，测试结果显示，原油的总含水率为0.68％。
具体应用二，对于已知总含水率为0.7％，管径为300mm，原油流速为35m/h的不锈钢原油输送管道，将防爆壳体1、法兰2、1个长度为250mm的电容传感器金属探头与长度为40mm的绝缘连接管3和金属封头5组装在一起形成多探头原油含水测定仪，所述多探头原油含水测定仪通过法兰2竖直固定安装于原油输送管道管壁，其电容传感器金属探头组件4与地面垂直，测试结果显示，原油的总含水率为0.58％。
具体应用三，对于已知总含水率为0.7％，管径为300mm，原油流速为35m/h的不锈钢原油输送管道，将防爆壳体1、法兰2、5个长度为50mm的电容传感器金属探头与长度为40mm的绝缘连接管3和金属封头5组装在一起形成多探头原油含水测定仪，所述多探头原油含水测定仪通过法兰2竖直固定安装于原油输送管道管壁，其电容传感器金属探头组件4与地面水平，测试结果显示，原油的总含水率为0.65％。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种多探头原油含水测定仪，其特征在于：包括顺次竖直连接的防爆壳体(1)、法兰(2)、绝缘连接管(3)、电容传感器金属探头组件(4)和金属封头(5)；
所述法兰(2)与绝缘连接管(3)竖直密闭连接；
所述电容传感器金属探头组件(4)的头部与绝缘连接管(3)竖直密闭连接，
所述电容传感器金属探头组件(4)的尾部与金属封头(5)竖直密闭连接，
所述电容传感器金属探头组件(4)由若干个电容传感器金属探头通过绝缘连接管(3)竖直绝缘密闭连接而成；
所述电容传感器金属探头包括金属外壳和设置在金属外壳内的传感器电路；
所述防爆壳体(1)包括防爆外壳、安装在防爆外壳内的可编程控制器、电源模块以及设置在防爆壳体(1)外表面的显示器；
所述可编程控制器可以将电容传感器金属探头检测到的电容信号分析、处理得到含水率数值，并转换成含水率的数均平均值；
所述显示器，用于显示可编程控制器分析、处理、转换所获含水率的数均数值；
所述电源模块，用于为可编程控制器、显示器以及电容传感器金属探头供电。
2.根据权利要求1所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，所述电容传感器金属探头组件(4)至少由两个电容传感器金属探头竖直绝缘密闭连接构成。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，所述密闭连接为螺纹密闭连接。
4.根据权利要求3所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，所述螺纹密闭连接是在接头处设置有绝缘密封垫圈(8)。
5.根据权利要求3所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，所述可编程控制器包括信号检测与转换器电路、电容传感器检测电路；
所述信号检测与转换器电路用于采集、分析电容传感器检测电路检测到的电容值并将其转换成相应的含水率数值，并传输至显示器。
6.根据权利要求5所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，所述信号检测与转换器电路采用高分辨率的A/D、D/A转换芯片，实现4-20mA标准信号输出以及RS485 ModbusRTU通讯方式。
7.根据权利要求5所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，所述电容传感器检测电路中设有干扰信号过滤器。
8.根据权利要求3所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，防爆外壳内还设置有防雷保护电路，所述电源模块为所述防雷保护电路供电，所述防雷保护电路的正负极通过导线，一端接地，一端与电源模块的正极相连，所述防雷保护电路可以使得所述多探头原油含水测定仪免遭雷击。
9.根据权利要求3所述的一种多探头原油含水测定仪，其特征在于，使用时，所述多探头原油含水测定仪通过法兰(2)竖直固定安装于原油输送管道管壁，所述电容传感器金属探头连接体垂直于地面。
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