Способ определения малого влагосодержания нефтепродукта в диэлектрическом сосуде

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения малого влагосодержания. Технический результат достигается тем, что в способе определения малого влагосодержания нефтепродукта в диэлектрическом сосуде, при котором зондируют нефтепродукт электромагнитными волнами, помещают диэлектрический сосуд с нефтепродуктом в электрическое поле, принимают пару ортогонально поляризованных волн, вычисляют скорости их распространения через нефтепродукт и влагосодержание W нефтепродукта определяют по формуле W=(ME4Н)/3εн, где М=(υ1λB)2/(υ12)2; υ1 и υ2 - скорости распространения электромагнитных волн, поляризованных параллельно и перпендикулярно силовым линиям зондирующей волны соответственно, λ - длина электромагнитной волны, В - коэффициент, зависящий от свойства контролируемой среды, Е - напряженность электрического поля, εH - диэлектрическая проницаемость нефтепродукта. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.

Известен способ определения влагосодержания нефтепродукта в диэлектрическом трубопроводе, включающий возбуждение электромагнитных колебаний в открытом резонаторе, образованном двумя четвертьсферическими отражателями, установленными диаметрально на наружной поверхности диэлектрического трубопровода. Согласно данному техническому решению (см. RU 2131600 С1, 10.06.1999) по преобразованию резонансной частоты открытого резонатора и ширины его резонансной кривой на уровне половины мощности определяют величину влагосодержания нефтепродукта.

Недостатком этого известного способа является сложность преобразования величины отношения резонансной частоты к ширине резонансной кривой на уровне половины мощности, приводящей к снижению точности определения влагосодержания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип способ определения объемного влагосодержания обводненного нефтепродукта, заполняющего металлический сосуд (см. RU 2279666 С1, 10.07.2006). В этом способе при воздействии на обводненный нефтепродукт электромагнитными волнами, путем произведения высоты слоя воды при ее расслоении в металлическом сосуде, измеренной амплитудой прошедшей через нефтепродукт волны, и внутренней площади основания сосуда, занимаемой этим слоем воды в сосуде, определяют объемное влагосодержание нефтепродукта в металлическом сосуде.

Недостатком этого способа можно считать погрешность, связанную с неточностью измерения внутренней площади основания сосуда.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения малого влагосодержания.

Технический результат достигается тем, что в способе определения малого влагосодержания нефтепродукта в диэлектрическом сосуде, при котором зондируют нефтепродукт электромагнитными волнами, помещают диэлектрический сосуд с нефтепродуктом в электрическое поле, принимают пару ортогонально поляризованных волн, вычисляют скорости их распространения через нефтепродукт и влагосодержание W нефтепродукта определяют по формуле

W=(ME4н)/3εн,

где М=(υ1λB)2/(υ12); υ1 и υ2 - скорости распространения электромагнитных волн, поляризованных параллельно и перпендикулярно силовым линям зондирующей волны соответственно, λ - длина электромагнитной волны, В - коэффициент, зависящий от свойства контролируемой среды, Е - напряженность электрического поля, εн - диэлектрическая проницаемость нефтепродукта.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что измерение скоростей распространения двух ортогонально поляризованных волн при искусственной анизотропии в контролируемой среде дает возможность определить малое влагосодержание нефтепродукта в диэлектрическом сосуде. Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить задачу определения малого влагосодержания нефтепродукта в диэлектрическом сосуде на основе измерения скоростей распространения двух ортогонально поляризованных волн при искусственной анизотропии в контролируемой среде с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения малого влагосодержания.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Данное устройство содержит генератор электромагнитных колебаний 1, первый элемент приема поляризованной волны 2, второй элемент приема поляризованной волны 3, 4 и 5 электроды, первый измеритель скорости поляризованной волны 6, второй измеритель скорости поляризованной волны 7, вычислитель влагосодержания 8. На фигуре цифрой 9 обозначен диэлектрический сосуд.

Предлагаемый способ работает следующим образом. Предварительно диэлектрический сосуд (прозрачный) с обводненным нефтепродуктом помещают в электрическое поле, образованное двумя электродами. В результате обводненный нефтепродукт с малым содержанием воды может стать анизотропным веществом. После этого если прозондировать данное искусственно анизотропное вещество электромагнитными волнами (зондирующие волны направляются параллельно силовым линиям приложенного электрического поля), то при взаимодействии этих волн с этим веществом, в последнем, возникнут ортогонально поляризованные волны, распространяющиеся параллельно и перпендикулярно силовым линиям приложенного к нефтепродукту электрического поля. При этом из-за разности преломления волн в данном веществе, поляризованная волна, распространяющаяся параллельно силовым линиям электрического поля, будет иметь одну скорость распространения, а поляризованная волна, распространяющаяся перпендикулярно силовым линиям электрического поля, - другую скорость. В данном случае из-за искусственно анизотропии в веществе, скорость распространения поляризованной волны, распространяющейся параллельно силовым линиям приложенного к веществу электрического поля, будет опережать скорость распространения поляризованной волны, распространяющейся перпендикулярно силовым линиям электрического поля. В силу этого для скорости распространения поляризованной волны, направленной параллельно силовым линиям электрического поля, можно записать

где υпар - скорость поляризованной волны, направленной параллельно силовым линиям электрического поля, n - показатель преломления вещества в отсутствии анизотропии, Δn - показатель преломления волны (наличие анизотропии в веществе), поляризованной параллельно силовым линиям зондирующей волны, с - скорость света в вакууме. Для скорости распространения поляризованной волны, направленной перпендикулярно силовым линиям приложенного электрического поля можно принимать

где υпер - скорость поляризованной волны, направленной перпендикулярно силовым линиям электрического поля.

В рассматриваемом случае формулу (1) ввиду того, что показатель преломления Δn может изменяться на величину λВЕ2 (воздействие приложенного к диэлектрическому сосуду электрического поля), можно переписать как

Совместное преобразование выражений (1) и (3) дает возможность записать, что

Известно, что показатель преломления n можно вычислить как

где ε - диэлектрическая проницаемость вещества, µ - магнитная проницаемость вещества. При условии µ=1, формулу (4) с учетом последнего выражения можно переписать как

Обозначим М=(υпарλВ)2/(υпарпер)2. Тогда для s получаем

ε=ME4.

Известно, что при малых значениях влагосодержания в нефтепродукте (см. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов / под ред. Е.С. Кричевского. М.: Энергия, 1980, 240 с.), для зависимости между диэлектрической проницаемостью водоэмульсионной смеси и влагосодержанием в ней с учетом диэлектрической проницаемостью нефтепродукта, можно записать

где εсм - диэлектрическая проницаемость водоэмульсионной смеси.

В данном случае с определенной точностью принимается, что в формулу (5) вместо 8 можно положить εсм из формулы (6). Тогда совместное преобразование выражений (5) и (6) дает возможность вычислить влагосодержание следующим образом:

Из последнего выражения видно, что при постоянных значениях Е, В, X и εн измерением скоростей υпар и υпер можно определить малое влагосодержание в нефтепродукте.

Устройство, реализующее предлагаемое техническое решение, работает следующим образом. Диэлектрический сосуд 9 с обводненным нефтепродуктом помещают в электрическое поле, образованное электродами 4 и 5. С выхода генератора электромагнитных колебаний 1 направляют электромагнитную волну в обводненный нефтепродукт так, чтобы направление распространения волны было параллельным силовым линям приложенного к веществу электрического поля. После этого в силу поляризации электромагнитной волны в веществе из-за его искусственной анизотропии принимают две ортогонально поляризованные волны. При этом первым элементом приема 2 принимают поляризованную волну, распространяющуюся параллельно силовым линиям электрического поля, а вторым элементом приема 3 - поляризованную волну, распространяющуюся перпендикулярно силовым линиям электрического поля. Далее с выходов первого и второго элементов приема сигналы направляют соответственно на входы первого и второго измерителей скоростей 6 и 7. Далее выходные сигналы этих измерителей скоростей, соответствующие значениям скоростей распространения через обводненный нефтепродукт ортогонально двух поляризованных волн, поступают на первый и второй входы вычислителя влагосодержания 8. Здесь после их преобразования согласно алгоритму (7) можно определить малое влагосодержание в нефтепродукте в диэлектрическом сосуде.

Перед измерением, для получения достоверной информации о влагосодержании в нефтепродукте, диэлектрический сосуд с обводненным нефтепродуктом целесообразно взбалтывать.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении, на основе измерения скоростей распространения через искусственно анизотропный диэлектрический сосуд с обводненным нефтепродуктом двух ортогонально поляризованных волн, можно обеспечить повышение точности измерения малого влагосодержания.

Способ определения малого влагосодержания нефтепродукта в диэлектрическом сосуде, при котором зондируют нефтепродукт электромагнитными волнами, отличающийся тем, что помещают диэлектрический сосуд с нефтепродуктом в электрическое поле, принимают пару ортогонально поляризованных волн, вычисляют скорости их распространения через нефтепродукт, и влагосодержание нефтепродукта W определяют по формуле
,
где M=(υ1λB)2/(υ12)2; υ1 и υ2 - скорости распространения электромагнитных волн, поляризованных параллельно и перпендикулярно силовым линиям зондирующей волны соответственно, λ - длина электромагнитной волны, В - коэффициент, зависящий от свойства контролируемой среды, Е - напряженность электрического поля, εн - диэлектрическая проницаемость нефтепродукта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения диэлектрической проницаемости и влажности материалов при помощи устройства влагомер-диэлькометр, которое содержит электронный блок, измерительную ячейку и первичный преобразователь, представляющий собой отрезок длинной линии, образованный металлическим прутком и металлическим основанием, при этом измерительная ячейка конструктивно совмещена с первичным преобразователем и содержит детектор, подключенный непосредственно к входу первичного преобразователя.

Изобретение относится к СВЧ-способу определения содержания физической глины и гумуса в почвах, Способ включает измерение показателя преломления почвы с влажностью, превышающей максимальное содержание связанной воды, образцы которой выдерживают в герметическом контейнере в течение 1-2 суток при комнатной температуре, измеряют показатель преломления на частотах f1=0,35 ГГц и f2=1,75 ГГц, находят разность показателей преломления Δn=n(f1)-n(f2), на частотах f1 и f2 одновременно измеряют и показатель поглощения, находят разность показателей поглощения Δκ=κ(f1)-κ(f2) и определяют массовую долю физической глины С в почве из соотношения: и массовую долю гумуса в почве из соотношения: где С - содержание физической глины в почве (в массовых долях); Δn - разность показателей преломления; Δκ - разность показателей поглощения; Н - содержание гумуса в почве (в массовых долях).

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации и контроля насыпи железных дорог и автодорог. Влажность, загрязненность и толщину слоев насыпи определяют с помощью георадара.

Изобретение относится к области измерительной электротехники, а именно к влагомеру для контроля влажности жидких и сыпучих материалов путем измерения их диэлектрической проницаемости.

Влагомер // 2572087
Влагомер относится к измерительной технике и может быть использован для контроля влажности материалов путем измерения комплексной диэлектрической проницаемости.

Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, и в частности, для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома.

Изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, в частности для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома.

Заявленное изобретение относится к способу определения влажности жидких углеводородов и может найти применение в нефтехимической промышленности, лабораторной практике для контроля качества горюче-смазочных материалов, в частности для экспресс-контроля качества авиационного керосина.

Изобретение относится к устройству измерения физических свойств жидкости в емкости. Повышение точности измерения является техническим результатом заявленного устройства, которое представляет собой первый рабочий чувствительный элемент в виде первого резонатора - отрезка коаксиальной линии, заполняемого контролируемой жидкостью, между полым внутренним и наружным проводниками которого размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов, и эталонный чувствительный элемент в виде второго резонатора, заполняемого эталонной жидкостью, являющегося полостью внутреннего проводника первого резонатора, при этом оба резонатора подключены через соответствующие элементы возбуждения и съема колебаний и линии связи этих резонаторов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя, подсоединенного выходом к индикатору.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности волокнистых материалов, и может быть использовано в текстильной и хлопчатобумажной промышленности.

Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть использовано для измерения и контроля жидкостей, в частности водных растворов и суспензий веществ химической и биологической природы, в различных технологических процессах, исследованиях структуры водных растворов, определения влагосодержания углеводородов, в том числе и «на потоке», а также в биофизических исследованиях. Конструкция резонансной измерительной камеры обеспечивает надежную и устойчивую механическую перестройку и подбор оптимальной связи резонатора с волноводным трактом. Перестраиваемая волноводно-диэлектрическая камера для контроля жидкостей включает волноводную камеру, в широких стенках которой выполнены полости, в которых размещены поршни с отверстиями для пропуска диэлектрической трубки с исследуемым веществом и устройствами для перемещения поршней, при этом устройства для перемещения каждого из поршней выполнены в виде дифференциальных регулировочных винтов, на поверхности поршней выполнены дроссельные канавки, в которых размещены фторопластовые шайбы, а для фиксации положений поршней в полостях волноводной камеры размещены спиральные пружины. На стойках крепежной арматуры волноводной камеры может быть нанесена шкала перемещения дроссельных поршней внутри резонатора для удобства вращения рукой, а также для возможной стыковки с редуктором шагового двигателя при автоматизации процесса измерений, дифференциальные регулировочные винты снабжены зубчатыми колесами. Уменьшение искажения формы резонансной кривой отраженного СВЧ-сигнала за счет улучшения контакта контролируемой жидкости, помещенной в диэлектрический капилляр с волноводным измерительным устройством, а также повышение стабильности результатов измерения диэлектрических параметров контролируемой жидкости, является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для высокоточного измерения влагосодержания различных диэлектрических жидких веществ, в частности нефти и нефтепродуктов, находящихся в емкостях или перекачиваемых по трубопроводам. Способ измерения влагосодержания жидкости включает воздействие на контролируемую диэлектрическую жидкость электромагнитными волнами на измерительном участке на двух разных частотах и которым соответствуют разные значения диэлектрической проницаемости воды, и определяют по результату этих воздействий соответствующие значения диэлектрической проницаемости ∈1 и ∈2 жидкости, при этом влагосодержание определяют как результат совместного преобразования измеряемых значений ∈1 и ∈2, по фазовому сдвигу Δϕ1 и Δϕ2, по формуле где , где и - диэлектрическая проницаемость воды на частотах и соответственно, - номинальное значение диэлектрической проницаемости обезвоженной диэлектрической жидкости. Повышение точности измерения влагосодержания является техническим результатом изобретения. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Устройство для определения влагосодержания нефти содержит первичный измерительный преобразователь, выполненный в виде СВЧ-генератора с волноводом, в полости которого размещен контрольный участок трубопровода, выполненный из материала, прозрачного для волн СВЧ, ультразвуковой проточный реактор-диспергатор, установленный на трубопроводе до его контрольного участка, и блок контроля и обработки параметров, к входам которого подключены датчик расхода транспортируемого по трубопроводу нефтепродукта, установленный до ультразвукового проточного реактора-диспергатора, и датчики температуры нефтепродукта, размещенные до и после контрольного участка трубопровода. Повышение точности определения влагосодержания в нефти в потоке, является техническим результатом изобретения. Достигаемый технический результат заключается в уменьшении погрешности, обусловленной неравномерностью распределения объемов нефти и воды по сечению трубопровода, и, соответственно, неоднородностью температуры смеси по сечению трубопровода и, как следствие, в достижении равновесной температуры смеси в потоке. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к промышленным влагомерам.Устройство для измерения влагосодержания жидкости содержит два измерительных участка, на каждом из которых размещен резонатор, включенный в качестве частотозадающего элемента в схему соответствующего автогенератора, выходом соединенного с соответствующим входом вычислительного устройства, выход которого подключен к регистратору. Каждый резонатор выполнен в виде кольцевого резонатора, содержащего подсоединенные к трубопроводу на каждом измерительном участке направленные друг на друга передающую антенну и соответствующую ей приемную антенну, трехплечий циркулятор, одним плечом подсоединенный к передающей антенне, другим плечом - к приемной антенне, а его третье плечо соединено со входом автогенератора. Технический результат – расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к устройству и способу определения влажности почвы на основе зависимости диэлектрической проницаемости почвы от ее влажности, и может быть использовано в сельском хозяйстве для оперативного определения влажности почвы. В качестве чувствительного к влажности почвы устройства предложен спиральный резонатор, установленный на внутренней диэлектрической трубе, которая с помощью дисков закреплена внутри внешней диэлектрической трубы. Устройство также содержит измерительный и электронный блоки, два контейнера для почвы, вставленные в корпус на разном удалении от спирального резонатора, электрические зонды, расположенные диаметрально противоположно с оптимальной ориентацией. Повышение чувствительности спирального резонатора к изменению влажности почвы, расширение диапазона измерений, а также удобство в работе с образцами почвы, является техническим результатом изобретения. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 2 пр.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству измерения влажности, и может быть использовано для измерения влажности различных материалов в промышленных условиях. Основное назначение - контроль содержания воды в бетонной смеси непосредственно в бетоносмесителе. Влагомер содержит металлическое основание, которое соприкасается с контролируемым материалом одной внешней своей стороной, на основании сформирован первичный преобразователь, выполненный в виде щелевого излучателя, с внутренней стороны основания установлена измерительная ячейка, которая подключена к боковым кромкам щели в средней ее части по длине. Влажность определяют по частоте резонанса, при котором входной ток щелевого излучателя достигает минимума. Повышение точности измерения влажности контролируемого материала при увеличении глубины измерений является техническим результатом изобретения. Конструкция влагомера обладает повышенной механической прочностью . 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройству для измерения влажности почвы, и может использоваться в сельском хозяйстве для исследования физико-механических свойств почвы, в частности влажности почвы. В корпусе (1) СВЧ-устройства размещен силовой блок излучателя (2), СВЧ-излучатель (3) содержит резонаторную камеру (4) и соединен через диэлектрическую мембрану (5) с рабочей камерой (7), образуя при этом герметичный волновод, связывающий ее с детектором СВЧ-излучения (8), измеряющим интенсивность СВЧ-излучения, прошедшего сквозь исследуемую пробу почвы. При этом в рабочую камеру (7) посредством окна доступа (11) устанавливается испытуемая проба почвы, заключенная в диэлектрическую емкость (6). Детектор СВЧ-излучения (8) посредством блока обработки данных (9) соединен с панелью индикации влажности почвы (10). Управление работой устройства осуществляется с помощью панели управления излучателем (12), установленной на корпусе (1). Устройство снабжено модулем глобального позиционирования (13), определяющим координаты точек измерения влажности, который связан с блоком обработки данных (9) и установлен в корпусе. Блок обработки данных (9) получает сигналы от детектора СВЧ-излучения (8), модуля глобального позиционирования (13), результаты выводит на панель индикации влажности почвы (10). Повышение достоверности и точности результатов измерения влажности, является техническим результатом изобретения. Устройство позволяет получать результаты измерений в привязке к координатам точек взятия проб почвы. Устройство является универсальным для работы с любыми типами и составами почв. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения малого влагосодержания. Технический результат достигается тем, что в способе определения малого влагосодержания нефтепродукта в диэлектрическом сосуде, при котором зондируют нефтепродукт электромагнитными волнами, помещают диэлектрический сосуд с нефтепродуктом в электрическое поле, принимают пару ортогонально поляризованных волн, вычисляют скорости их распространения через нефтепродукт и влагосодержание W нефтепродукта определяют по формуле W3εн, где М22; υ1 и υ2 - скорости распространения электромагнитных волн, поляризованных параллельно и перпендикулярно силовым линиям зондирующей волны соответственно, λ - длина электромагнитной волны, В - коэффициент, зависящий от свойства контролируемой среды, Е - напряженность электрического поля, εH - диэлектрическая проницаемость нефтепродукта. 1 ил.

Наверх