RU2365902C1 - Датчик влажности нефти - Google Patents
Датчик влажности нефти Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365902C1 RU2365902C1 RU2008106731/09A RU2008106731A RU2365902C1 RU 2365902 C1 RU2365902 C1 RU 2365902C1 RU 2008106731/09 A RU2008106731/09 A RU 2008106731/09A RU 2008106731 A RU2008106731 A RU 2008106731A RU 2365902 C1 RU2365902 C1 RU 2365902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- water
- generator
- resonator
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения содержания воды в водонефтяных смесях, в том числе смесях нефтепродуктов и воды, в трубопроводах и резервуарах, а также для определения воды в смеси с другими диэлектрическими жидкостями. Технический результат - создание компактного датчика для определения объемного содержания компонентов в нефтеводяных смесях, расширяющего диапазон измерения содержания воды до 100%. В качестве чувствительного элемента используется электромагнитный резонатор. Внутри чувствительного элемента размещен генератор и делитель. Предусмотрена также определенная схема подключения генератора к резонатору. 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения объемного содержания воды в водонефтяных смесях в трубопроводе, в диапазоне от 0 до 100% по каждой компоненте в трубопроводах и резервуарах, а также для определения воды в смеси с другими диэлектрическими жидкостями.
Известны диэлькометрические влагомеры, которые основаны на измерении электрической емкости, погружаемой в водонефтяную смесь [Теория и практика экспрессионного контроля влажности твердых и жидких материалов // Кричевский Е.С., Бензарь Б.К., Венедиктов М.В. и др.; под общей редакцией Е.С.Кричевского. - М.: Энергия, 1980]. Величина емкости зависит от средней диэлектрической проницаемости смеси, которая определяется объемным содержанием воды и нефти. Основной их недостаток связан с техническими трудностями обеспечения приемлемой точности во всем диапазоне объемного содержания воды в смеси от 0 до 100%.
СВЧ-датчики влажности [В.А.Викторов, Б.В.Лункин, А.С.Совлуков. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.163-167], основанные на зависимости степени затухания электромагнитной волны или зависимости резонансной частоты полого резонатора от объемного содержания воды водонефтяной смеси, применяются для малых величин влажности.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому техническому решению являются резонаторные датчики, в которых чувствительный элемент включен в частотозадающую цепь генератора. К такому типу устройств относится, например, резонаторный датчик диаметра тонких диэлектрических нитей [см. там же, стр.62-63]. Применение такого датчика для измерения влажности водонефтяных смесей также ограничивается малыми величинами объемного содержания воды.
Задачей изобретения является создание компактного датчика для определения объемного содержания компонентов нефтеводяных смесей, в том числе смесей нефтепродуктов с водой, расширяющего диапазон измерения содержания воды до 100%.
В предлагаемом датчике влажности нефти, содержащем генератор электромагнитных колебаний, в частотозадающую цепь которого включен резонатор в качестве чувствительного элемента, резонатор выполнен в виде замкнутого тонкого проводника, равномерно распределенного внутри диэлектрической трубки по образующим воображаемой цилиндрической поверхности, находящейся, как и трубка, на одной оси с металлической трубчатой опорой, указанный проводник подключен к генератору в четырех точках, попарно выбранных на концах взаимоперпендикулярных диаметральных линий поперечного сечения цилиндрической поверхности, выход генератора подсоединен ко входу делителя частоты, который вместе с генератором размещен внутри трубчатой опоры.
Существенными отличительными признаками в указанной выше совокупности являются тип резонатора, схема подключения генератора к резонатору и размещение генератора и делителя внутри чувствительного элемента.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где приведены на фиг.1 - структура датчика, на фиг.2 - эскиз чувствительного элемента (резонатора) датчика, на фиг.3 - выходная характеристика датчика.
Датчик (фиг.1) содержит: чувствительный элемент 1, собственная частота электромагнитных колебаний которого однозначно зависит от объема воды Vw в водонефтяной смеси V=Vw+V0, где V - объем измерительного участка, V0 - объем нефти (нефтепродуктов) в смеси; генератор 2, осуществляющий возбуждение в чувствительном элементе электромагнитных колебаний и преобразование его собственной (резонансной) частоты в последовательность импульсов; делитель частоты 3 для уменьшения затухания сигнала в линии связи датчика с регистрирующим устройством.
Чувствительный элемент 1 (фиг.2) включает в себя замкнутый проводник 4, который состоит из отрезков линейных проводников 5, равномерно распределенных по образующим воображаемой цилиндрической поверхности 6 внутри диэлектрической трубки 7. Концы проводников 5 последовательно соединены между собой перемычками 8 на торцах диэлектрической трубки. Такой проводник вместе с корпусом трубчатой металлической опоры 9 образует длинную линию. Воображаемая цилиндрическая поверхность 6, диэлектрическая трубка 7 и трубчатая опора 9 находятся на одной оси. На торцах трубки 7 установлены диэлектрические заглушки 10 для электрической изоляции проводника от контролируемой среды.
На частоте электромагнитных колебаний генератора 2, равной собственной частоте длинной линии, на проводнике 4 устанавливается стоячая волна напряжения с двумя пучностями в точках а и b и двумя узлами в точках с и d. Симметричное подключение двухтактного генератора 2 к чувствительному элементу 1 в указанных точках обеспечивает устойчивую работу генератора в широком диапазоне изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды (от воздуха до воды).
Делитель частоты 3 формирует последовательность импульсов, частота которых F функционально связана с объемом воды Vw, содержащимся в нефти. Наличие делителя 3 на два-три порядка снижает затухание амплитуды сигнала в кабеле, что позволяет передавать его на большие расстояния (до 1000 м и более).
Размещение генератора 2 и делителя 3 внутри трубчатой опоры 9 позволяет минимизировать дополнительную погрешность, обусловленную изменениями температуры окружающей среды.
При подаче питания к датчику в генераторе возникают электромагнитные колебания, частота которых, называемая резонансной, равна собственной частоте чувствительного элемента. Эта частота зависит от диэлектрической проницаемости водонефтяной смеси, а диэлектрическая проницаемость смеси - от объемного соотношения нефти и воды. Для смеси «трансформаторное масло - вода» получена экспериментальная зависимость резонансной частоты f датчика, отнесенная к ее значению fo при полном заполнении чувствительного элемента маслом, от объемного содержания воды (на фиг.3 отмечена точками). Характеристика имеет разрывный характер: значения частот для νw<0.3 соответствует эмульсии «вода в масле», а для νw>0.3 - "масло в воде"; скачок характеристики обусловлен обращением эмульсии.
Δf=0 для
νW<0.3, Δf≠0 для νW>0.3, если принять зависимость диэлектрической проницаемости εm водомасляной смеси в виде εm=koεоνo+kwεwνw (здесь εо, εw - диэлектрические проницаемости масла и воды, ν0 - относительное объемное содержание масла). Постоянные коэффициенты α, ko, Kw определяются конструктивными параметрами чувствительного элемента датчика. Величина скачка Δf зависит от конструктивных параметров чувствительного элемента и от сортности нефти (нефтепродукта). На графике фиг.3 сплошной линией представлена расчетная частотная зависимость, для которой a=-0.4213, kо=0.5882, kw=0.02734, εо=2.2, εw=81.
Датчик сохраняет работоспособность и обеспечивает необходимую точность без какой-либо подстройки во всем диапазоне изменения объемного содержания воды водонефтяной смеси от 0 до 100%.
Симметричное возбуждение чувствительного элемента и получаемая при этом чувствительная зона в близлежащей к внешней его поверхности области в значительной степени снижает требования к встраиванию датчика в трубопровод.
Claims (1)
- Датчик влажности нефти, содержащий генератор электромагнитных колебаний, в частотозадающую цепь которого включен резонатор в качестве чувствительного элемента, отличающийся тем, что резонатор выполнен в виде замкнутого тонкого проводника, равномерно распределенного внутри диэлектрической трубки по образующим воображаемой цилиндрической поверхности, находящейся как и трубка на одной оси с металлической трубчатой опорой, указанный проводник подключен к генератору в четырех точках попарно выбранных на концах взаимоперпендикулярных диаметральных линий поперечного сечения цилиндрической поверхности, выход генератора подсоединен ко входу делителя частоты, который вместе с генератором размещен внутри трубчатой опоры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106731/09A RU2365902C1 (ru) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Датчик влажности нефти |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106731/09A RU2365902C1 (ru) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Датчик влажности нефти |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2365902C1 true RU2365902C1 (ru) | 2009-08-27 |
Family
ID=41149958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008106731/09A RU2365902C1 (ru) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Датчик влажности нефти |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2365902C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456556C1 (ru) * | 2011-04-28 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Измеритель частоты резонаторного датчика технологических параметров |
RU2801067C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2023-08-01 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Цмитэл" | Датчик влажности нефти |
-
2008
- 2008-02-21 RU RU2008106731/09A patent/RU2365902C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Викторов В.А. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.163-167. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456556C1 (ru) * | 2011-04-28 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Измеритель частоты резонаторного датчика технологических параметров |
RU2801067C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2023-08-01 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Цмитэл" | Датчик влажности нефти |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8570050B2 (en) | Flow measurements | |
Bera et al. | Study of a modified capacitance-type level transducer for any type of liquid | |
DK2954319T3 (en) | Conductivity measurements | |
CN101238367A (zh) | 用于测量含水多相混合物的水电导率和水体积分数的方法和装置 | |
WO2015112688A1 (en) | Microwave measurement of water fraction | |
RU2626409C1 (ru) | Способ измерения физических свойств жидкости | |
RU2473889C1 (ru) | Способ измерения физической величины | |
RU2365902C1 (ru) | Датчик влажности нефти | |
RU57466U1 (ru) | Полнодиапазонный поточный влагомер сырой нефти (варианты) | |
EP3475669B1 (en) | Isolated capacitive liquid level probe | |
GB2571285A (en) | Fluid sensor | |
RU2552106C1 (ru) | Свч-способ определения диэлектрической проницаемости и толщины покрытий на металле | |
RU2393435C1 (ru) | Способ индикации наличия жидкости в резервуаре и устройство для его осуществления | |
Tengesdal et al. | Electromagnetic and optical methods for measurements of salt concentration of water | |
RU2410672C2 (ru) | Способ измерения объемного содержания нефти и воды в потоке нефтеводяной эмульсии в трубопроводе | |
RU2626458C1 (ru) | Способ измерения физических свойств жидкости | |
RU2331871C2 (ru) | Волноводный свч-способ измерения диэлектрической проницаемости жидких сред по критической длине волны | |
US11859491B2 (en) | Low power water cut sensing | |
RU2559840C1 (ru) | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах | |
RU2536184C1 (ru) | Концентратомер | |
RU2571632C1 (ru) | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах | |
RU2671936C1 (ru) | Способ измерения уровня вещества в емкости | |
RU2620773C1 (ru) | Датчик физических свойств вещества | |
Ma et al. | Water content measurement by an orthogonal two-dimensional electromagnetic field based microwave sensor | |
RU2199731C1 (ru) | Устройство для определения влажности нефтепродуктов в трубопроводе |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180222 |