Устройство для определения влажности нефти

 

Использование: в измерительной технике, в нефтяной промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит чувствительный элемент, выполненный из двух конденсаторов, работающих в одинаковых условиях и отличающихся друг от друга конструктивными элементами - площадью обкладок, толщиной изолирующего слоя или расстоянием между обкладками, управляемые ключи, управляющие входы которых подключены к коммутатору, блок измерения емкости, с которым конденсаторы соединены параллельно и который связан с коммутатором. Устройство содержит блок обработки информации для расчета диэлектрической проницаемости водонефтяной эмульсии, в которой находятся элементы, блок определения влажности нефти. Диэлектрическая проницаемость определяется по формуле где С₁ и С₂ - емкости первого и второго конденсаторов; S₁ - площадь обкладок первого конденсатора; d₁, d₂ - расстояние между обкладками конденсаторов; h₁, h₂ - толщина изолирующего слоя; ε_o- диэлектрическая постоянная, равная 8,85 · 10^-12 Ф/м; ε_э- диэлектрическая проницаемость эмульсии; ε_h- диэлектрическая проницаемость материала изоляции обкладок. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтяной промышленности для оперативного контроля влажности жидких нефтепродуктов.

Известно устройство для определения влажности нефти, содержащее емкостный чувствительный элемент и измерительный блок, в котором измеряется диэлектрическая проницаемость водонефтяной эмульсии, по которой с помощью тарировочной кривой определяется влажность [1] Недостатком этого устройства является изменение точности измерений при длительной эксплуатации за счет загрязнения чувствительного элемента.

Наиболее близким к изобретению является устройство, реализующее способ измерения влажности эмульсии, содержащее пары емкостных электродов, создающих перпендикулярные электрические поля, соединенные с измерительными блоками, выходы которых подключены к входам блока обработки информации, соединенного с индикатором [2] а электрические поля приложены поперек и вдоль продольной ампулы, заполненной водой.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции чувствительного элемента и невозможность его применения в резервуарах, а также снижение точности при длительной эксплуатации за счет загрязнения электродов.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений при длительной эксплуатации за счет учета толщины нефтяной пленки на чувствительных элементах, образующейся при эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что устройство для определения влажности нефти, содержащее емкостный чувствительный элемент, соединенный с блоком измерения емкости, выход которого подключен к входу блока обработки информации, к которому подключен блок определения влажности нефти, снабжено двумя управляемыми ключами и коммутатором, а чувствительный элемент выполнен в виде двух конденсаторов, расположенных в одинаковой среде, одни обкладки которых соединены между собой непосредственно, а другие через соответствующий управляемый ключ, причем управляющие входы каждого ключа подключены к коммутатору, синхронизирующий выход которого соединен с соответствующим входом блока измерения емкости, а блок обработки информации выполнен с возможностью определения диэлектрической проницаемости ε_э.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит чувствительный элемент, выполненный из двух конденсаторов 1 и 2, работающих в одинаковых условиях и отличающихся друг от друга конструктивными параметрами площадью обкладок, толщиной изолирующего слоя или расстоянием между обкладками, управляемые ключи 3, управляющие входы которых подключены к коммутатору 4, блок 5 измерения емкости, с которым конденсаторы 1 и 2 соединены параллельно и который связан с коммутатором 4, блок 6 обработки информации для расчета диэлектрической проницаемости водонефтяной эмульсии, в которой находятся элементы, блок 7 определения влажности нефти.

Устройство работает следующим образом.

Коммутатор 4 посредством управляемых ключей 3 подключает поочередно конденсаторы 1 и 2, находящиеся в одинаковых рабочих условиях, к блоку 5 измерения емкости, откуда измеренные значения С₁ и С₂ поступают в блок 6 обработки информации, в котором рассчитывается диэлектрическая проницаемость ε_э водонефтяной эмульсии, в которой находятся чувствительные элементы, по формуле ε_э= где d₁ и d₂ расстояние между обкладками; h₁ и h₂ толщина изолирующего слоя; S₁ площадь обкладок первого конденсатора, причем S₁ k S₂, где S₂ площадь обкладок второго конденсатора; ε_о диэлектрическая постоянная, равная 8,85 10^-12 Ф/м; ε_h диэлектрическая проницаемость материала изоляции; С₁ и С₂ измеряемые емкости конденсаторов 1 и 2.

Вычисленная диэлектрическая проницаемость ε_э поступает в блок 7 определения влажности нефти, в памяти которого находится тарировочная кривая, по которой определяется влажность нефти ϕ.

Таким образом, за счет того что, конденсаторы работают в одинаковых условиях, они одинаково загрязняются, и этот слой загрязнения учитывается при вычислении диэлектрической проницаемости по формуле, обеспечивается точность измерений при длительном использовании прибора.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ НЕФТИ, содержащее емкостный чувствительный элемент, соединенный с блоком измерения емкости, выход которого подключен к входу блока обработки информации, к которому подключен блок определения влажности нефти, отличающееся тем, что оно снабжено двумя управлдяемыми ключами и коммутаторами, а чувствительный элемент выполнен в виде двух конденсаторов, находящихся в одинаковых условиях, одни обкладки которых соединены между собой непосредственно, а другие - через соответствующий управляемый ключ, управляющий вход каждого ключа подключен к коммутатору, синхронизирующий выход которого соединен с соответствующим входом блока измерения емкости, а блок обработки информации выполнен с возможностью определения диэлектрической проницаемости ε_э по формуле

где C₁, C₂ - емкость первого и второго конденсаторов;
S₁ - площадь обкладок первого конденсатора;
d₁, d₂ - расстояние между обкладками первого и второго конденсаторов;
h₁, h₂ - толщина изолирующего слоя на обкладках первого и второго конденсаторов;
ε_o - диэлектрическая постоянная, равная 8,85 · 10^-12 Ф/м;
ε_э - диэлектрическая проницаемость эмульсии;
ε_h - диэлектрическая проницаемость материала изоляции обкладок;
k - соотношение площадей обкладок конденсаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1