RU2706451C1 - Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта - Google Patents
Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706451C1 RU2706451C1 RU2019104914A RU2019104914A RU2706451C1 RU 2706451 C1 RU2706451 C1 RU 2706451C1 RU 2019104914 A RU2019104914 A RU 2019104914A RU 2019104914 A RU2019104914 A RU 2019104914A RU 2706451 C1 RU2706451 C1 RU 2706451C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- oil product
- thermocouple
- pipe
- oil
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 5
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
- G01N33/2847—Water in oils
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Предложено устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта, включающее отрезок трубы, усилитель и первичный преобразователь. Также введены источник переменного тока, регистратор и термопара, контактирующая с наружной поверхностью отрезка трубы. Первичный преобразователь выполнен в виде нагревателя, расположенного на наружной поверхности отрезка трубы напротив термопары, причем источник переменного тока соединен с нагревателем, выход термопары через усилитель подключен к входу регистратора. Технический результат - упрощение процесса определения содержания воды в потоке нефтепродукта. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влагосодержания и других физических параметров различных потоков, протекающих по трубопроводам.
Известно устройство, реализующее способ определения содержания воды в нефтепродуктах (см. RU 2450256 С1, 10.05.2012), в котором определение концентрации воды в нефтепродуктах производится с помощью прибора, который состоит из мерной емкости (например, шприца), сливное отверстие которого соединено с разъемным патроном, в котором размещен слой водокоагулирующего материала (например, стекловолокна). Сливное отверстие разъемного патрона в свою очередь соединено с разъемным патроном, в котором размещена фильтрующая перегородка, выполненная из пористого водопоглощающего объемного материала (например, пенополивинилформаля. Согласно работе этого прибора фиксированный объем пробы исследуемого нефтепродукта с помощью шприца последовательно прокачивается через слой водокоагулирующего материала и слой водопоглощающего объемного материала (фильтрующую перегородку). По мере движения потока нефтепродукта через водокоагулирующий слой происходит коагуляция (укрупнение) микрокапель воды. При движении потока нефтепродукта через фильтрующую перегородку микрокапли воды попадают в ее поровою структуру, где происходит их задержка. Далее определяется уровень концентрации воды в исследуемом нефтепродукте путем определения массы воды, задержанной фильтрующей перегородкой. Опытный образец фильтрующей перегородки взвешивается и определяется его масса в граммах. Полученный результат сравнивается с массой эталонного образца фильтрующей перегородки, через которую предварительно был прокачен аналогичный нефтепродукт, в котором вода отсутствовала. Геометрические размеры фильтрующих перегородок и объем прокаченной пробы идентичны. В результате сравнения масс водопоглощающего объемного материала определяют количество воды, содержащейся в исследуемом нефтепродукте, а также концентрацию воды в нефтепродукте.
Недостатком этого известного устройства является сложность, связанную со сравнением массы опытного образца фильтрующей перегородки, с массой эталонного образца фильтрующей перегородки.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, является принятое автором за прототип устройство, реализующее способ определения содержания воды и суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов в нефти и нефтепродуктах (см. RU 2386959 С1, 20.04.2010). Данное устройство содержит отрезок полимерной трубы, первичный преобразователь, выполненный в виде медных пластин, закрепленных на поверхности трубы, датчик-магнитометр, закрепленный по окружности трубы в виде браслета, датчик температуры, двухканальный коммутатор, генератор, генератор рабочей частоты, первый измерительный усилитель, второй измерительный усилитель и счетно-решающее устройство.
Принцип работы этого устройства сводится к тому, что для определения искомых параметров, исследуемый поток контролируемой среды, пропускают через отрезок полимерной трубы, снабженной обкладками конденсатора, играющего роль первичного преобразователя. На конденсатор подают переменное напряжение с двумя разными частотами. Определяют зависимости комплексной электропроводности от этих частот для различных нефтей и смесевых продуктов. После этого для каждого продукта, по разным уровням электропроводности, вычисляют отношение комплексной электропроводности исследуемого продукта, пропорциональное диэлектрической проницаемости контролируемой среды. Для этого через коммутатор поочередно подключают генераторы синусоидальных сигналов с частотой f1 и f2, f1<f2, на вход первичного преобразователя, сигнал с которого через измерительный усилитель поступает в счетно-решающее устройство, где и рассчитывается соотношение комплексной электропроводности продукта. По результату вычисления выбирается конкретная калибровочная модель для данной нефти и по результатам измерения диэлектрической проницаемости нефти на рабочей частоте f1 вычисляют массовую долю воды в нефти. Таким образом, согласно этому устройству для определения процентного содержания воды достаточно измерить диэлектрическую проницаемость смеси и обезвоженного продукта.
К недостатку этого известного технического решения можно отнести сложность процедуры создания калибровочной модели по сортности нефти и содержанию металлических микрочастиц в потоке, а также необходимость определения диэлектрической проницаемости обезвоженной нефти и температурной коррекции измеренных параметров.
Техническим результатом данного устройства является упрощение процесса определения содержания воды в потоке нефтепродукта.
Технический результат достигается тем, что в устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта, включающее отрезок трубы, усилитель и первичный преобразователь, введены источник переменного тока, регистратор и термопара, контактирующая с наружной поверхностью отрезка трубы, первичный преобразователь выполнен в виде нагревателя, расположенного на наружной поверхности отрезка трубы напротив термопары, причем источник переменного тока соединен с нагревателем, выход термопары через усилитель подключен к входу регистратора.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что определение теплопроводности посредством измерения температуры на наружной поверхности отрезка диэлектрической трубы, дает возможность измерить содержание воды в потоке нефтепродукта.
Наличие в заявляемом усвтройстве совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу определения содержания воды в потоке нефтепродукта на базе определения теплопроводности посредством измерения температуры на наружной поверхности отрезка диэлектрической трубы с желаемым техническим результатом, т.е. упрощением процесса определения содержания воды в потоке нефтепродукта.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит источник переменного тока 1, соединенный с нагревателем 2, отрезок диэлектрической трубы 3, термопару 4, подключенную к входу усилителя 5 и регистратор 6.
Устройство работает следующим образом. В основе работы данного устройства лежит теплопроводность, которая предусматривает передачу тепла в неравномерно нагретом теле или в непосредственно соприкасающихся телах. Как правило, теплота передается при наличии разности температур между частями или системами тел, т.е. температурном поле. Согласно предлагаемому техническому решению на наружной поверхности диэлектрической трубы 3 размешают нагреватель 2 в виде проволоки (нагреватель находится в контакте с поверхностью трубы). С противоположенной наружной стороны отрезка трубы (диаметрально проволоки) закрепляют термопару 4, так чтобы ее горячий спай контачил с наружной поверхностью отрезка трубы в одной точке, а холодный спай находился в воздухе. После этого с помощью источника переменного тока 1 пропускают ток через нагреватель. В силу этого нагреватель начинает, греется, и тепло будет передаваться в отрезок трубы. При отсутствии контролируемой среды в трубе (наличие воздуха в трубе) за счет теплопроводности воздуха внутри трубы и ее стенок, изменится температура в точке наружной поверхности трубы, контактирующей горячим спайм термопары. Ввиду разности температур между ее спаями (горячий спай в контакте, а холодный - в воздухе) в термопаре возникнет термоЭДС, которая далее может быть использована для измерения температуры на наружной поверхности отрезка диэлектрической трубы. В данном случае для измерения термоЭДСа, холодный спай термопары соединяется с входом усилителя 5, в котором сигнал усиливается и далее передается на вход регистратора 6, обеспечивающего фиксацию термоЭДС, связанную с температурой наружной поверхности диэлектрической трубы.
Определение содержания воды в нефтепродукте по данному устройству сводится к тому, что сначала по отрезку трубы пропускают чистую воду и при постоянных значениях давления (малое давление) и температуры окружающей среды, а также при определенной величине тока, протекающего через нагреватель, по показаниям регистратора определяют температуру, соответствующую теплопроводности чистой воды с учетом теплопроводности стенок диэлектрической трубы, например, фторопласта -4.
При той же величине тока через проволоку и те же самих значениях температуры и давления окружающей среды (случай чистой воды в трубе), пропускают через указанный отрезок трубы чистый нефтепродукт, например, дизельное топливо, и путем измерения температуры посредством термопары определяют теплопроводность этого нефтепродукта с учетом теплопроводности стенок диэлектрической трубы. После этого через трубу пропускают смесь «вода - дизельное топливо». В этом случае если обозначить теплопроводность воды в данном случае λв, а теплопроводность дизельного топлива - λт, то при наличии в трубе данной двухкомпонентной смеси «вода - дизельное топливо», для вычисления теплопроводности этой смеси λсм, можно записать
λсм = (λв⋅а + λт⋅b)/100,
а и b - соответственно процентные содержания компонентов смеси. Пусть а - процентное содержание воды, а b - процентное содержание нефтепродукта в двухкомпонентной смеси. Последнее выражение (после преобразования), для того чтобы определить искомое значение - процентное содержание воды в данной двухкомпонентной смеси, примет следующий вид
λсм = λв⋅a + λт(100-а)/100.
Отсюда для процентного содержания воды а, имеем
а=100(λсм-λт)/(λв-λт).
Таким образом, при предварительно измеренных значениях параметров λт и λв, измерив λсм двухкомпонентной смеси с помощью термопары через теплопроводность, можно вычислить процентное содержание воды в нефтепотоке. При этом условия, связанные с определением теплопроводности двухкомпонентной смеси в трубе, должны быть такими же, как в случае определения теплопроводностей чистой воды и нефтепродукта без воды. Кроме того, скорость потоков в отрезке трубы чистой воды, нефтепродукта без воды и смеси «вода - нефтепродукт», должна быть не большой величиной и целесообразно ее поддерживать постоянной в процессе измерения (необходимость малого значения эффекта конвекции и ее постоянства).
В рассматриваемом случае состояние (состояние из 2-х нерастворимых жидкостей) смеси должно быть таким, чтобы компоненты не вступали в реакцию, например, вода в виде капель - глобул в дизельном топливе (дисперсная фаза).
Для обеспечения эффективной теплопроводности в данном случае необходимым условием является выбор геометрических размеров отрезка диэлектрической трубы с возможностью нагревателя.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении измерение теплопроводности смеси «вода - нефтепродукт», дает возможность упростить процедуру определения содержание воды в потоке нефтепродукта.
Предложенное устройство помимо решения задачи определения процентного содержания одного из компонентов в двухкомпонентной жидкой смеси, успешно может быть использовано и для определения компонентов в двухкомпонентной газовой смеси.
Claims (1)
- Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта, включающее отрезок трубы, усилитель и первичный преобразователь, отличающееся тем, что в него введены источник переменного тока, регистратор и термопара, контактирующая с наружной поверхностью отрезка трубы, первичный преобразователь выполнен в виде нагревателя, расположенного на наружной поверхности отрезка трубы напротив термопары, причем источник переменного тока соединен с нагревателем, выход термопары через усилитель подключен к входу регистратора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019104914A RU2706451C1 (ru) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019104914A RU2706451C1 (ru) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2706451C1 true RU2706451C1 (ru) | 2019-11-19 |
Family
ID=68579790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019104914A RU2706451C1 (ru) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2706451C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1122114A (en) * | 1965-04-22 | 1968-07-31 | Lineberg Birger D | Improvements in or relating to a method of measuring water impurities in oil |
| JPH08240548A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Fujita Corp | コンクリート構造物の躯体内部の含水率測定方法 |
| RU2386959C1 (ru) * | 2008-11-12 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева | Способ определения содержания воды и суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов в нефти или нефтепродуктах |
| RU102807U1 (ru) * | 2010-10-04 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева)" | Устройство для измерения концентрации воды в нефтепродуктах |
| CN105044153A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-11-11 | 沈阳工业大学通益科技有限公司 | 一种原油含水率检测装置及方法 |
| WO2016097723A1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Isis Innovation Limited | Detecting composition of a sample based on thermal properties |
-
2019
- 2019-02-21 RU RU2019104914A patent/RU2706451C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1122114A (en) * | 1965-04-22 | 1968-07-31 | Lineberg Birger D | Improvements in or relating to a method of measuring water impurities in oil |
| JPH08240548A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Fujita Corp | コンクリート構造物の躯体内部の含水率測定方法 |
| RU2386959C1 (ru) * | 2008-11-12 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева | Способ определения содержания воды и суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов в нефти или нефтепродуктах |
| RU102807U1 (ru) * | 2010-10-04 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева)" | Устройство для измерения концентрации воды в нефтепродуктах |
| WO2016097723A1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Isis Innovation Limited | Detecting composition of a sample based on thermal properties |
| CN105044153A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-11-11 | 沈阳工业大学通益科技有限公司 | 一种原油含水率检测装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khaled et al. | Capacitive sensor probe to assess frying oil degradation | |
| Wang et al. | A mathematical model of simultaneous heat and moisture transfer during drying of potato | |
| Huang et al. | Simultaneous determination of thermal conductivity and thermal diffusivity of food and agricultural materials using a transient plane-source method | |
| JP5739731B2 (ja) | 束縛条件付き最大化に基づく画像再構成 | |
| US9702745B2 (en) | Characterizing multiphase fluid flow | |
| Chen et al. | Water holdup measurement of oil-water two-phase flow with low velocity using a coaxial capacitance sensor | |
| Alvarado et al. | A hot-wire method based thermal conductivity measurement apparatus for teaching purposes | |
| Rocha et al. | Void fraction measurement and signal analysis from multiple-electrode impedance sensors | |
| JP2008541080A (ja) | 反応器のファウリングを測定し、そして検査する方法と装置 | |
| JPS62185146A (ja) | 流体の状態の計測方法 | |
| Rutin et al. | Heat transfer under high-power heating of liquids. 1. Experiment and inverse algorithm | |
| Crattelet et al. | On-line local thermal pulse analysis sensor to monitor fouling and cleaning: Application to dairy product pasteurisation with an ohmic cell jet heater | |
| RU2706451C1 (ru) | Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта | |
| Filippov et al. | Diagnostics of salty water-in-oil two-phase flow | |
| JP4503926B2 (ja) | 液体の水分含量を確定するための方法および装置 | |
| Delgado et al. | Basic aspects of phase changes under high pressure | |
| Arunkumar et al. | Characterization of gas-liquid two phase flows using dielectric sensors | |
| Lucassen et al. | Wave damping and Gibbs elasticity for nonideal surface behavior | |
| WO1993024826A1 (en) | Method and apparatus for fluid analysis | |
| CN103630569A (zh) | 一种基于容积热质测定材料中异质含量的方法 | |
| CN211505503U (zh) | 页岩流体饱和度测试装置 | |
| Kumcuoglu et al. | The effects of temperature and muscle composition on the thermal conductivity of frozen meats | |
| Andrjesdottir et al. | Detection of fouling in a heat exchanger by application of a lock-in technique | |
| Voudouris et al. | Simultaneous determination of thermal conductivity and diffusivity of foods using a point heat source probe: a theoretical analysis | |
| Sparrow et al. | Novel techniques for measurement of thermal conductivity of both highly and lowly conducting solid media |