双电特性含水率分析仪制造技术

本发明专利技术涉及一种双电特性含水率分析仪，其结构特征为：主体外壳内安装有短波射频部结构、电容部结构、超声波部结构、主体外壳内涂有疏水涂层。主体外壳外部安装有短波射频部防爆接线盒、电容部防爆接线盒、超声波部防爆接线盒，智能表头。利用超声波的空化作用清洗内部电极、探头等，防止结构结蜡，使仪表长期稳定可靠；含水率分析仪内壁涂有疏水涂层，可防止细小水珠挂壁，解决了仪器在经历高含水后回到低含水时显示高含水问题。本发明专利技术采用电容法与短波射频法（双电特性法）监测原油含水率，利用两种方法的优势互补，实现0～100%全量程高精度测量。

Double electric characteristic moisture analyzer

【技术实现步骤摘要】
双电特性含水率分析仪
本专利技术涉及一种双电特性含水率分析仪，用于原油含水率在线分析计量。
技术介绍
在现有的原油含水率在线分析计量技术中，射线型含水率分析仪具有全量程、精度高、稳定性好、结垢结蜡影响小等特点，曾经为原油含水率在线分析计量的首选仪表。但随着国家对环保的管理加强，射线型含水率分析仪的放射源管理等需要油田额外付出成本和承担环保风险，因此，射线型含水率分析仪正在被其他形式的含水率分析仪所取代，其中，尤其以性价比高的电特性含水率分析仪较为普遍。但是，单一电特性法含水率分析仪存在如下缺点：1.非全量程,在含水段某一含水区间出现电特性参数对应于多个含水点而无法测量（如图1，用电容法测量原油含水率时，从电容量与含水率对应图中可看出，在含水率约65%～85%区间，出现同一电容值对应3个含水率的情况，非一一对应，此区间无法准确测量。又如图2，用短波射频法测量原油含水率时，从电压与含水率对应图中可看出，在含水率约89%～100%区间，出现同一电压值对应2个含水率的情况，非一一对应，此区间无法准确测量。）；2.受被测区间结垢结蜡影响较大，导致精度大大降低甚至无法测量；3.在高精度（0.1%）测量低含水率（<10%）时，若被测段介质经历过高含水率（>30%）时刻，再恢复到低含水率时，此时仍测量显示为高含水率（由于水珠挂壁关系，测量已不准确），需要约72小时才能恢复,不能满足现场计量要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺点，本专利技术的目在于提供一种双电特性法含水率分析仪。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：一种双电特性含水率分析仪，主要是由主体外壳、短波射频部结构支撑、电容部结构支撑、超声波振子、疏水涂层和防爆智能表头构成。在主体外壳（兼电容极板）装有短波射频部结构支撑，在该结构内安装有发射天线、天线绝缘保护套、均流场强罩，位于主体外壳的内部，与被测介质（含水原油）接触。在主体外壳的外部装有电磁波发射和接收电路板，与发射天线电路连接。电磁波发射接收电路板外部安装有短波射频部防爆接线盒，固定在主体外壳的外部，电磁波发射和接收电路板线路通过短波射频部防爆接线软管与防爆智能表头内线路连接；在主体外壳（兼电容极板）上安装有电容部结构支撑，在该结构内安装有电容电极棒、电极绝缘保护套、温度传感器位于主体外壳的内部，与被测介质（含水原油）接触。在主体外壳的外部安装有电容、温度采集处理电路板，与电容电极棒电路连接。电容、温度采集处理电路板外部安装有电容部防爆接线盒，固定在主体外壳外部。电容部防爆接线盒上部安装有爆智能表头，电容、温度采集处理电路板线路与防爆智能表头内线路连接。在主体外壳（兼电容极板）上安装有超声波振子，振动面对准主体外壳的内部。在超声波振子外部安装有超声波驱动电路板，与超声波振子电路连接。超声波驱动电路板外部安装有超声波部防爆接线盒，固定在主体外壳的外部。电超声波驱动电路板线路通过超声波部防爆接线软管与防爆智能表头内线路连接；在主体外壳（兼电容极板）内部涂有疏水涂层，用于防止细小水珠挂壁；短波射频功能、电容功能、超声波功能，由智能表头控制，统一指挥。智能表头主要由基于单片机的嵌入式系统组成，具有运算、控制、显示、通讯等功能。本专利技术所述的电容法监测原油含水率依据的基本原理是：电容量C＝εA/d 上式中：ε---介质的介电常数，A---电极面积，d---电极距离对于含水率监测仪来讲，结构尺寸固定，Ａ，ｄ为定值，ε随着原油含水率变化而变化，测量出电容值就得到了含水率值，即可实现油中水含率的测定。本专利技术所述的短波射频法监测原油含水率依据的的基本原理是：不同频率的电磁波在通过同一介质或同一频率的电磁波通过不同介质时，介质所吸收的能量是不同的，且服从郎伯—贝尔定律：I=I0e-ucd上式中：I—穿透能量，I0—入射能量，μ—吸收系数，c—介质浓度，d—介质厚度；对于油水混合介质，则有：I0=Ie（u1c1d1+u2c2d2）式中u1、c1、d1、和u2、c2、d2——两种不同介质的吸收系数、介质浓度和厚度。当用于测定油中水的含量时，介质为水和油。当探测器发射一定频率的电磁波时，油对该频率的电磁波的能量吸收系数u2很小，可以近似为零，则上式可简化为：I0=Ieucd从上式中可知对于频率一定的电磁波，水的吸收系数保持不变，对于含水率监测仪来讲，结构尺寸固定，介质厚度为定值。含水率监测仪传感器尺寸一定，即l值确定，电磁波的透射能量I被外壳吸收，它随介质的变化很小，近似为恒定值。所以探测器发射功率I0只随原油含水率的变化而变化。而发射功率的变化将引起发射器内振荡器电流值i的变化，将这个变化了的电流通过标准电阻取出其电压值，从而测量出电压值就得到了对应的含水率值，即可实现油中水含率的测定。本专利技术的优点是：1、本专利技术利用电容法监测原油含水率，在含水率达到电容法不能准确监测的含水区间时(如图3的含水率65%～85%区间)，切换为短波射频法进行原油含水率检测（此区段为短波射频法可准确监测区段，如图4），在含水率达到电容法可以准确监测的含水区间时(如图3的含水率>85%区间)，切换为电容法进行原油含水率检测。利用电容法和短波射频法两种方法的优势互补，解决了含水段某一含水区间出现电特性参数对应于多个含水点而无法测量问题，实现0～100%全量程高精度测量；2、在整个含水率监测过程中，分析仪内置温度传感器，温度值参与温度修正运算。含水率分析仪安装有超声波振子及控制电路，利用超声波的空化作用对物体表面上的污物进行撞击、剥离，以达到清洗目的。超声波的空化作用具有清洗洁净度高、清洗速度快等特点，对各种几何状物体，独有其他清洗手段所无法达到的洗净效果。利用这一特点，对发射探头等进行清洗，达到防止结垢结蜡的目的，使仪表长期稳定可靠。3、含水率分析仪内壁涂有疏水涂层，可防止水分子挂壁，解决了仪器在经历高含水后回到低含水时显示高含水问题。附图说明图1是双电特性法含水率分析仪结构示意图。图2是双电特性法含水率分析仪电路框架图；图3是电容法含水率分析仪-电容与含水率对应关系图；图4是短波射频法含水率分析仪-电压与含水率对应关系图；附图标号：1-主体外壳（兼电容极板）2-短波射频部结构支撑、201-发射天线、202-天线绝缘保护套、203-均流场强罩、204-电磁波发射和接收电路板、205-短波射频部防爆接线盒、206-短波射频部防爆接线软管；3-电容部结构支撑、301-电容电极棒、302-电极棒绝缘保护套、303-温度传感器、304-电容、温度采集处理电路板、305-电容部防爆接线盒；4-超声波振子、401-超声波驱动电路板、402-超声波部防爆接线盒、403-超声波部防爆接线软管；5-疏水涂层；6-防爆智能表头。具体实施方式下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双电特性含水率分析仪，主要是由主体外壳（1）、 短波射频部结构支撑（2）、电容部结构支撑（3）、超声波振子（4）、疏水涂层（5）和防爆智能表头（6）构成，其特征是：/n在主体外壳（1）上安装有短波射频部结构支撑（2），在该结构内安装有发射天线（201）、天线绝缘保护套（202）、均流场强罩（203），位于主体外壳（1）的内部，与被测介质接触； 在主体外壳（1）的外部装有电磁波发射和接收电路板（204），与发射天线（201）有电路连接；电磁波发射接收电路板（204）外部安装有短波射频部防爆接线盒（205），固定在主体外壳（1）的外部， 电磁波发射和接收电路板（204）线路通过短波射频部防爆接线软管（206）与防爆智能表头（6）内线路连接；/n在主体外壳（1）上安装有电容部结构支撑（3），在该结构内装有电容电极棒（301）、电极绝缘保护套（302）、温度传感器（303），位于主体外壳（1）的内部，与被测介质接触；在主体外壳（1）的外部 安装有电容、温度采集处理电路板(304)，与电容电极棒(301)有电路连接；电容、温度采集处理电路板(304)外部安装有电容部防爆接线盒(305)，固定在主体外壳(（1）外部；/n电容部防爆接线盒（305）上部安装有爆智能表头（6），电容、温度采集处理电路板（304）线路与防爆智能表头（6）内线路连接；/n在主体外壳（1）上安装有超声波振子（4），振动面对准主体外壳（1）的内部；在超声波振子（4）外部安装有超声波驱动电路板（401），与超声波振子（4）有电路连接；超声波驱动电路板（401）外部安装有超声波部防爆接线盒（402），固定在主体外壳（1）的外部，电超声波驱动电路板（401）线路通过超声波部防爆接线软管（403）与防爆智能表头（6）内线路连接；/n在主体外壳（1）内部涂有疏水涂层（5），用于防止细小水珠挂壁；/n短波射频功能、电容功能、超声波功能，由智能表头（6）控制，统一指挥；智能表头主要由基于单片机的嵌入式系统组成，具有运算、控制、显示、通讯等功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双电特性含水率分析仪，主要是由主体外壳（1）、短波射频部结构支撑（2）、电容部结构支撑（3）、超声波振子（4）、疏水涂层（5）和防爆智能表头（6）构成，其特征是：
在主体外壳（1）上安装有短波射频部结构支撑（2），在该结构内安装有发射天线（201）、天线绝缘保护套（202）、均流场强罩（203），位于主体外壳（1）的内部，与被测介质接触；在主体外壳（1）的外部装有电磁波发射和接收电路板（204），与发射天线（201）有电路连接；电磁波发射接收电路板（204）外部安装有短波射频部防爆接线盒（205），固定在主体外壳（1）的外部，电磁波发射和接收电路板（204）线路通过短波射频部防爆接线软管（206）与防爆智能表头（6）内线路连接；
在主体外壳（1）上安装有电容部结构支撑（3），在该结构内装有电容电极棒（301）、电极绝缘保护套（302）、温度传感器（303），位于主体外壳（1）的内部，与被测介质接触；在主体外壳（1）的外部安装有电容、温度采...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘临，寿焕根，
申请(专利权)人：兰州科庆仪器仪表有限责任公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62