原油含水率管外测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种原油含水率管外测量装置，其特征在于：该装置包括微处理器、DDS信号生成模块、功率放大模块、电磁电导传感器、放大电路、滤波电路、相敏检波电路和A/D转换模块；微处理器连接DDS信号生成模块，DDS信号生成模块连接功率放大模块，功率放大模块连接电磁电导传感器，电磁电导传感器连接放大电路，放大电路连接滤波电路、滤波电路连接相敏检波电路，相敏检波电路连接A/D转换模块。该方法测量位置不受限，成本低，安全性高，很好的满足了目前现场工况的需要。
【专利说明】原油含水率管外测量装置
【技术领域】:
[0001]本实用新型属于多相流测量领域，多相流测量是指对气、固、液的构成的混合物的比例进行测量，应用领域包括火力发电厂的煤粉流量测量、风量等测量，油田中的原油含水率、油的产量计量，浙青混合料的配比测量等，本实用新型原油含水率测量涉及一种从运输混合物的管道外的测量混合物的配比装置
[0002]【背景技术】:目前在石油生产中，原油含水率的检测方法包括蒸馏法、电脱法、振管密度计法、射频法、X射线法、电容法和微波法等。由于原油含水率的测量受到多种因素的影响，且与其影响因素具有复杂的非线性关系，因此各种测量原油含水率的方法都具有一定的局限性。蒸馏法是指传统的定时取样蒸馏化验的人工分析方法进行原油含水率的测量。由于该方法不能在线及时测量原油的含水率，因此如何快速、准确地在线检测原油的含水率，一直是油田急需解决的问题。X射线法虽然能适应较大的含水率测量范围，但由于现场操作人员对放射性元素的恐惧心理，难以进行推广。微波法原理复杂，仪器成本较高，而且使用和维护困难。振管密度计测量精度较高，但易受结垢、流体含气等因素的影响。所以，目前还没有一种能够安全环保、成本低廉、准确可靠地测量含水率的计量仪器。
[0003]对于管道原油含水率的测量，由于金属管道的封闭性，尤其是金属管道强烈的电磁屏蔽效应，使现有的大多数测量方法的应用受到了很大的限制。对此，目前主要有两种方法来进行解决，一种是采用专用的分流管道，在管道内部放置传感器，此方法测量精度高，可以直接采用理论成熟的含水率检测方法，只是应用的地点受到限制，而且其随机误差比较大，不能大面积的代表整体的含水率，由于原油中含有许多粘性物质,这些粘性物质很容易附着在传感器的表面，造成很大的误差，并且在管道内部放置传感器的方法只能在管道中的某些固定点进行测量；另一种方法是采用透射性强的Y射线进行测量，此方法能解决上述地点的问题，但其安全性和成本又成为了最主要的问题。
实用新型内容
[0004]实用新型目的:本实用新型提供了一种原油含水率管外测量装置，其目的是解决目前的测量方法存在的价格昂贵、安全隐患等问题。
[0005]技术方案:本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种原油含水率管外测量装置，其特征在于:该装置包括微处理器、DDS信号生成模块、功率放大模块、电磁电导传感器、放大电路、滤波电路、相敏检波电路和A/D转换模块；微处理器连接DDS信号生成模块，DDS信号生成模块连接功率放大模块，功率放大模块连接电磁电导传感器，电磁电导传感器连接放大电路，放大电路连接滤波电路、滤波电路连接相敏检波电路，相敏检波电路连接A/D转换模块。
[0007]电磁电导传感器即原油含水率管外测量传感器由三线圈阵列构成，包括发射线圈、屏蔽线圈和接收线圈，其中屏蔽线圈安装在发射线圈和接收线圈之间，并且满足Np=-a 3Nt关系，表示发射线圈和屏蔽线圈绕制方向相反，α为比例系数满MLpk= a Lte,Ltk为发射线圈和接收线圈之间的距离，Lpk为屏蔽线圈和接收线圈之间的距离，Nt为发射线圈的匝数，Np为屏蔽线圈的匝数。
[0008]电磁电导传感器置于被测管道之外，调整屏蔽线圈在发射线圈和接收线圈之间的位置以获得最大的传感器灵敏度，当接收线圈上的有用信号最大时，屏蔽线圈的位置为最佳，屏蔽线圈和接收线圈之间的距离为最优距离。
[0009]电磁电导传感器置于被测管道之外，当参数设置如下时:金属管道的内径1^为
0.1m,金属管道的外径r2为0.104m,金属管道厚度为0.004m,金属管道的相对磁导率μ r为5000，管内和管外物质的相对磁导率为1，管道内的原油和水分的混合物的电阻率为0.01，管道的电阻率P2S2.00e-5，管道外空气电阻率P3S l.0Oe+5。传感器的参数为单股铜芯导线的直径为0.001m，绝缘层厚度0.00007m，20°C时其电阻率为0.284 Ω/in3，每平方英寸匝数为534匝。铜线的相对磁导率也为1，电阻率为3.0Oe-S0发射线圈的匝数为20匝，屏蔽线圈的匝数为10匝，接收线圈的匝数为50匝。发射线圈的激励源最佳参数是频率为39Hz,电流为2.108A的大功率低频信号。在上述参数条件下屏蔽线圈和接收线圈之间的最优距离为0.6m。
[0010]一种上述的原油含水率管外测量装置所实施的原油含水率管外测量方法，其特征在于:该方法利用三线圈电磁电导传感器在管壁外进行测量，该方法的步骤如下:
[0011]将发射线圈、屏蔽线圈以及接收线圈套在被测管道壁的外围；将屏蔽线圈置于发射线圈和接收线圈之间，使屏蔽线圈与发射线圈的绕制方向相反:
[0012]设发射线圈T的匝数为Ντ，屏蔽线圈P的匝数为Np，接收线圈R的匝数为Νκ，当使用三线圈阵列时，在接收线圈产生的感应电动势为:
【权利要求】
1.一种原油含水率管外测量装置，其特征在于:该装置包括微处理器、DDS信号生成模块、功率放大模块、电磁电导传感器、放大电路、滤波电路、相敏检波电路和A/D转换模块；微处理器连接DDS信号生成模块，DDS信号生成模块连接功率放大模块，功率放大模块连接电磁电导传感器，电磁电导传感器连接放大电路，放大电路连接滤波电路、滤波电路连接相敏检波电路，相敏检波电路连接A/D转换模块。
2.根据权利要求1所述的原油含水率管外测量装置，其特征在于:电磁电导传感器即原油含水率管外测量传感器由三线圈阵列构成，包括发射线圈、屏蔽线圈和接收线圈，其中屏蔽线圈安装在发射线圈和接收线圈之间。
3.根据权利要求2所述的原油含水率管外测量装置，其特征在于:发射线圈、屏蔽线圈和接收线圈满足Np = -CI3Nt关系，表示发射线圈和屏蔽线圈绕制方向相反，a为比例系数满足Lpk = a Lte, Lte为发射线圈和接收线圈之间的距离，Lpk为屏蔽线圈和接收线圈之间的距离，Nt为发射线圈的匝数，Np为屏蔽线圈的匝数。
4.根据权利要求3所述的原油含水率管外测量装置，其特征在于:电磁电导传感器置于被测管道之外。
5.根据权利要求4所述的原油含水率管外测量装置，其特征在于:电磁电导传感器置于被测管道之外，当参数设置如下时:金属管道的内径A为0.1m,金属管道的外径r2为0.104m,金属管道厚度为0.004m,金属管道的相对磁导率μ r为5000，管内和管外物质的相对磁导率为1，管道内的原油和水分的混合物的电阻率为0.01，管道的电阻率P2为2.00e-5,管道外空气电阻率P3Sl.00e+5,传感器的参数为单股铜芯导线的直径为.0.0Olm,绝缘层厚度0.00007m, 20°C时其电阻率为0.284 Ω/in3,每平方英寸匝数为534匝，铜线的相对磁导率也为1，电阻率为3.0Oe-8，发射线圈的匝数为20匝，屏蔽线圈的匝数为10匝，接收线圈的匝数为50匝；发射线圈的激励源最佳参数是频率为39Hz，电流为.2.108A的大功率低频信号，在上述参数条件下屏蔽线圈和接收线圈之间的距离为0.6m。
【文档编号】G01N27/00GK203688488SQ201320387373
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】常丽 申请人:沈阳工业大学