一种含水率和密度的在线测量装置及其测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种含水率和密度的在线测量装置及其测量方法，所述测量装置包括含水分析仪、密度计、上位机、控制器、测量管道和自动取样装置；上位机与控制器、含水分析仪、密度计和自动取样装置分别相连接；控制器与含水分析仪、密度计、自动取样装置分别相连接；自动取样装置、含水分析仪和密度计分别安装在测量管道上，含水分析仪和密度计设置在测量管道的上方，自动取样装置设置在测量管道的侧方，含水分析仪和密度计相对设置，自动取样装置与含水分析仪和密度计相对设置且位于两者之间。本发明能够实现油品的在线实时监测及自动取样存样，有效地解决了油品传输过程中的质量控制问题，全面监测油品特性；在罐车、管道、船舶卸油等场所均能适用。
【专利说明】
一种含水率和密度的在线测量装置及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油水监测【技术领域】，尤其涉及用于油品质量监测的一种含水率和密度的在线测量装置及其测量方法。
【背景技术】
[0002]在管道输油、船舶卸油、罐车卸油等环节都需要对油品质量进行实时监测，以保障油品输送的质量。目前，对上述这些环节的油品监测主要采取人工取样人工化验的办法进行油品的质量确定，随着电子检测技术的发展，逐步采用含水分析仪代替人工化验来监测介质油中的含水率，从而起到警示作用，进而杜绝了掺水、暗罐等影响油品质现象的发生；但是，含水分析仪的应用仅能有效监测仪器所设置的管道或油罐中，对于在卸车过程中存在的掺杂劣质油品的现场，含水分析仪则不能其发挥监测功能，无法起到警示作用，从而导致相关用户遭受很大的损失。
[0003]对于油品的化验主要是进行含水率和密度两个参数的检测，化验含水率主要有重力分离法、蒸馏法、离心分离法等，其中，蒸馏法化验为目前应用最广泛的方法，其优点是化验准确，数据可靠，依据国家标准进行操作化验的精度很高，缺点是每化验一个样品，时间较长，不能对油品含水率进行实时监测。针对油品的密度化验，现有技术同样存在不能达到实时监测的缺陷。因此，常在出现油品质量监测问题后负责不同参数监测控制的工作人员之间相互推脱责任，然而由于油品已经流入储罐，流入储罐前的现场当时测量情况又不能重现，以致无法最终确认问题根源所在。
[0004]因此，亟需研制出能够实现在线实时监测油品质量的装置，以保障油品运输及装卸过程中的质量的一致性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种含水率和密度的在线测量装置及其测量方法，实现自动取样的在线实时监测，充分全面地监测油品的特性并保留油样，同时，为追究油品问题责任提供有效依据。
[0006]本发明解决问题的技术方案是:一种含水率和密度的在线测量装置，包括含水分析仪和密度计，还包括上位机、控制器、测量管道和自动取样装置；所述上位机与所述控制器、含水分析仪、密度计和自动取样装置分别相连接；所述控制器与所述含水分析仪、密度计、自动取样装置分别相连接；所述自动取样装置、含水分析仪和密度计分别安装在所述测量管道上，其中，所述含水分析仪和密度计设置在所述测量管道的上方，所述自动取样装置设置在所述测量管道的侧方，所述含水分析仪和密度计相对设置，所述自动取样装置与所述含水分析仪和密度计相对设置且位于两者之间。
[0007]进一步地，所述含水分析仪包括探头，所述探头为管段式，所述探头与所述测量管道相平行。
[0008]进一步地，所述含水分析仪包括探头，所述探头为插入式，所述探头与所述测量管道相垂直。
[0009]进一步地，所述测量管道为水平管道、竖直管道或U型管道；所述密度计为振动式音叉密度计，所述密度计插入式安装在所述测量管道上。
[0010]优选地，所述自动取样装置包括存样桶和电动阀门；所述测量管道上设有取样口，所述自动取样装置通过取样口与所述测量管道相连接，在所述取样口处安装有伴热线。
[0011]优选地，所述含水分析仪包括电容含水分析仪和电磁波含水分析仪，所述电容含水分析仪和电磁波含水分析仪均分别与所述控制器和上位机相连接。
[0012]本发明还提供了一种含水率和密度的在线测量方法，在上位机和控制器的联合控制下，通过含水分析仪实时检测流经测量管道的流体介质的含水率，并将所测得的含水率值传送给上位机和控制器；通过密度计实时检测流经测量管道的流体介质的密度，并将所测得的密度值传送给上位机和控制器；所述控制器根据所接收到的含水率值和密度值的信号控制自动采样装置，通过所述自动采样装置在线实时对测量管道内的流体介质进行取样，并将采样记录信息传输给上位机和控制器。
[0013]进一步地，所述含水分析仪采用RS-485串行总线将所测得的含水率值传送给上位机和控制器；所述密度计采用RS-485串行总线将所测得的密度值传送给上位机和控制器。
[0014]进一步地，所述含水分析仪包括电容含水分析仪和电磁波含水分析仪，所述电容含水分析仪和电磁波含水分析仪均分别与所述控制器和上位机相连接；根据所述测量管道内的流体介质含水率，通过所述控制器控制切换采用所述电容含水分析仪或者电磁波含水分析仪进行含水率检测。
[0015]优选地，所述测量管道内的流体介质的含水率小于30%时，通过所述控制器控制采用所述电容含水分析仪检测含水率，所述电容含水分析仪将所测得的含水率值传送给所述控制器和上位机；所述测量管道内的流体介质的含水率为30%以上时，通过所述控制器控制采用所述电磁波含水分析仪检测含水率，所述电磁波含水分析仪将所测得的含水率值传送给所述控制器和上位机。
[0016]较佳地，所述含水分析仪为量程为O?100%全量程测量，精度为±3% FS ;所述密度计的测量范围为0.3?3g/cm3 ;所述测量管道内的压力为1MPa以下；所述含水分析仪和密度计的测量环境温度范围为-40?80°C，所述含水分析仪和密度计的测量介质温度范围为O?240°C;所述含水分析仪和密度计的防爆等级均为ExdIIBT4，所述含水分析仪和密度计的防护等级均为IP65 ;所述含水分析仪和密度计均为直流电供电。
[0017]应用本发明含水率和密度的在线测量装置时，根据所测油品等流体介质所在的管道或者罐体等盛装仪器的容积以及流体的总量进行选择所采用的在线测量装置的数量，各在线测量装置之间能够通过所述测量管道以法兰等进行连接；在进行含水率和密度的在线测量时，因基于所述测量管道进行，所以测量为流经式测量，所述在线测量装置安置时保持所述含水分析仪和密度计处于上端、所述自动取样装置处于侧方，在介质流过测量管道时，实时测量介质含水率、密度值并实现自动连续取样，测量值以RS-485信号形式实时传送至上位机。在上述应用过程中，始终能够保证实时在线测量油品等流体介质的含水率和密度，为全面地监测油品等流体介质的特性及保留对应的测量样品提供保障，为有效掌控油品等流体流经各阶段的质量提供了保证。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:结构设计新颖合理，检测方便灵活，能够实现对油品的在线实时监测，为使油品运输及装卸过程中质量的一致性提供了保障，有效地解决了油品传输过程中的质量控制问题，在线实时监测并实现自动取样存样，全面监测油品的特性并保留油样，为追究油品问题责任提供有效依据；在罐车卸油、管道输油、船舶卸油等场所均能适用，且适合推广应用于油品以外的其他流体监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为实施例1中本发明水中微油含量的在线检测装置的结构示意图；
[0020]图2为实施例2中本发明水中微油含量的在线检测装置的结构示意图；
[0021]图3为实施例3中本发明水中微油含量的在线检测装置的结构示意图。
[0022]图中所示:1_测量管道；2_含水分析仪；3_密度计；4_取样口 ；5_存样桶。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，本发明的一种含水率和密度的在线测量装置，包括含水分析仪2和密度计3，还包括上位机(图中未示)、控制器(图中未示)、测量管道I和自动取样装置；所述上位机与所述控制器、含水分析仪2、密度计3和自动取样装置分别相连接；所述控制器与所述含水分析仪2、密度计3、自动取样装置分别相连接；所述自动取样装置、含水分析仪2和密度计3分别安装在测量管道I上，其中，所述含水分析仪2和密度计3设置在测量管道I的上方，所述自动取样装置设置在测量管道I的侧方，所述含水分析仪2和密度计3相对设置，所述自动取样装置与含水分析仪2和密度计3相对设置且位于两者之间。
[0025]在上述实施例中，为保障油品的密度测量的准确性，所述密度计3优选为振动式音叉密度计，如图1所示，密度计3插入式安装在测量管道I上，密度计3的探头部分的两个振动叉体垂直插入测量管道I中；从而高度保障对测量管道I内流经的油品密度的测量。
[0026]在上述实施例中，所述测量管道I的形状能够根据实际测量油品所在的场所不同进行设置，优选为水平管道、竖直管道或U型管道，以保障所流经测量管道I的油品的测量的一致性。
[0027]在上述实施例中，为使所测量样品得到及时的保留，以备后续回查，如图1所示，所述自动取样装置包括存样桶5和电动阀门(图中未示)，存样桶5用于及时收集所述自动采样装置采集的流经测量管道I的油品等流体介质样品；在所述控制器的控制下，通过电动阀门控制所述自动取样装置的取样频率，使所述自动取样装置能够在线连续取样也能够在出现异常情况时自动取样。此外，所述测量管道I上设有取样口，所述自动取样装置通过取样口 4与测量管道I相连接，在取样口 4的位置上安装有伴热线，通过所述伴热线能够给取样口 4适当加热，使堆积在取样口 4上的凝固油品融化，从而有效避免取样口 4堵塞，进而有效保障取样的及时流畅。
[0028]应用本发明含水率和密度的在线测量装置进行检测时，能够通过以下方法进行:在上位机和控制器的联合控制下，通过含水分析仪2实时检测流经测量管道I的流体介质的含水率，并将所测得的含水率值传送给上位机和控制器；通过密度计3实时检测流经测量管道I的流体介质的密度，并将所测得的密度值传送给上位机和控制器；所述控制器根据所接收到的含水率值和密度值的信号控制自动采样装置，通过所述自动采样装置在线实时对测量管道I内的流体介质进行取样，并将采样记录信息传输给上位机和控制器。在检测现场，能够根据所测油品等流体介质所在的管道或者罐体等盛装仪器的容积以及流体的总量进行选择所采用的在线测量装置的数量，各在线测量装置之间能够通过测量管道I以法兰等进行连接。在进行上述含水率和密度的在线测量时，为保证实时在线测量的准确度，所述在线测量装置安置时保持所述含水分析仪2和密度计3处于上端、所述自动取样装置处于侧方。在进行上述含水率和密度的在线测量时，在介质流过测量管道时，基于测量管道I进行，此种流经式测量为实时测量介质含水率、密度值并实现自动连续取样提供了保障，测量值优选以RS-485信号形式实时传送至上位机进行存储和处理，以便相关人员查看。在上述整体应用过程中，能够始终保持实时在线测量流经测量管道I的油品等流体介质的含水率和密度，从而高效实现全面地监测油品等流体介质的特性及保留对应的测量样品，利于系统掌控油品等流体存储和传输过程中的质量。
[0029]实施例2
[0030]如图2所示，本发明的一种含水率和密度的在线测量装置，其基本结构设置及应用同实施例1，为实现油品测量的一致性，具体地:所述含水分析仪2包括探头，所述探头为管段式，所述探头与测量管道I相平行，从而使含水分析仪2沿着测量管道I内油品的流动方向进行实时检测，减小流动阻力对仪器的影响。
[0031]实施例3
[0032]如图3所示，本发明的一种含水率和密度的在线测量装置，其基本结构设置及应用同实施例1，为实现油品测量的一致性，具体地:所述含水分析仪2包括探头，所述探头为插入式，所述探头与测量管道I相垂直，从而使含水分析仪2能够纵深进入测量管道I内对油品进行实时检测。
[0033]实施例4
[0034]如图1、图2及图3所示，本发明的一种含水率和密度的在线测量装置，其基本结构设置及应用同实施例1、实施例2或实施例3，为使实时在线测量的准确度得到高效保障，所述含水分析仪2包括电容含水分析仪和电磁波含水分析仪，所述电容含水分析仪和电磁波含水分析仪均分别与所述控制器和上位机相连接。
[0035]应用本发明水中微油含量的在线检测装置进行检测时，基本应用方式同实施例1，具体地，为保障实时监测的准确度，根据所述测量管道I内的流体介质含水率，通过所述控制器控制切换采用所述电容含水分析仪或者电磁波含水分析仪进行含水率检测；优选地，所述测量管道I内的流体介质的含水率小于30%时，通过所述控制器控制采用所述电容含水分析仪检测含水率，所述电容含水分析仪将所测得的含水率值传送给所述控制器和上位机；所述测量管道内的流体介质的含水率为30%以上时，通过所述控制器控制采用所述电磁波含水分析仪检测含水率，所述电磁波含水分析仪将所测得的含水率值传送给所述控制器和上位机。为保障信息传送高效准确，所述含水分析仪2采用RS-485串行总线将所测得的含水率值传送给上位机和控制器；所述密度计采用RS-485串行总线将所测得的密度值传送给上位机和控制器。此外，针对目前常用油品的监测需求，应用本发明水中微油含量的在线检测装置进行油品含水率和密度的在线实时检测和自动取样时，所述含水分析仪2量程优选为O?100%全量程测量，精度为±3% FS ;所述密度计3的测量范围优选为0.3?3g/cm3 ;所述测量管道I内的压力优选为1MPa以下，充分保障测量装置整体的安全；所述含水分析仪2和密度计3的测量环境温度范围优选为-40?80°C，所述含水分析仪2和密度计3的测量介质温度范围为O?240°C ;所述含水分析仪2和密度计3的防爆等级均优选为ExdIIBT4，所述含水分析仪2和密度计3的防护等级均优选为IP65 ;所述含水分析仪2和密度计3均优选为直流电供电，较佳地，采用直流24V供电；所述含水分析仪2和密度计3传送测量信息时能够同时输出4?20mA和RS-485信号，其中，所述RS-485信号采用modbus RTU协议，从而保障信号传输的高效准确。
[0036]本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种含水率和密度的在线测量装置，包括含水分析仪和密度计，其特征在于:还包括上位机、控制器、测量管道和自动取样装置；所述上位机与所述控制器、含水分析仪、密度计和自动取样装置分别相连接；所述控制器与所述含水分析仪、密度计、自动取样装置分别相连接；所述自动取样装置、含水分析仪和密度计分别安装在所述测量管道上，其中，所述含水分析仪和密度计设置在所述测量管道的上方，所述自动取样装置设置在所述测量管道的侧方，所述含水分析仪和密度计相对设置，所述自动取样装置与所述含水分析仪和密度计相对设置且位于两者之间。
2.根据权利要求1所述的含水率和密度的在线测量装置，其特征在于:所述含水分析仪包括探头，所述探头为管段式，所述探头与所述测量管道相平行。
3.根据权利要求1所述的含水率和密度的在线测量装置，其特征在于:所述含水分析仪包括探头，所述探头为插入式，所述探头与所述测量管道相垂直。
4.根据权利要求1所述的含水率和密度的在线测量装置，其特征在于:所述测量管道为水平管道、竖直管道或U型管道； 所述密度计为振动式音叉密度计，所述密度计插入式安装在所述测量管道上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的含水率和密度的在线测量装置，其特征在于:所述自动取样装置包括存样桶和电动阀门；所述测量管道上设有取样口，所述自动取样装置通过取样口与所述测量管道相连接，在所述取样口处安装有伴热线； 所述含水分析仪包括电容含水分析仪和电磁波含水分析仪，所述电容含水分析仪和电磁波含水分析仪均分别与所述控制器和上位机相连接。
6.一种权利要求1至5任一项所述的含水率和密度的在线测量装置进行含水率和密度的在线测量方法，其特征在于:在上位机和控制器的联合控制下，通过含水分析仪实时检测流经测量管道的流体介质的含水率，并将所测得的含水率值传送给上位机和控制器； 通过密度计实时检测流经测量管道的流体介质的密度，并将所测得的密度值传送给上位机和控制器； 所述控制器根据所接收到的含水率值和密度值的信号控制自动采样装置，通过所述自动采样装置在线实时对测量管道内的流体介质进行取样，并将采样记录信息传输给上位机和控制器。
7.根据权利要求6所述的含水率和密度的在线测量方法，其特征在于:所述含水分析仪采用RS-485串行总线将所测得的含水率值传送给上位机和控制器；所述密度计采用RS-485串行总线将所测得的密度值传送给上位机和控制器。
8.根据权利要求6所述的含水率和密度的在线测量方法，其特征在于:所述含水分析仪包括电容含水分析仪和电磁波含水分析仪，所述电容含水分析仪和电磁波含水分析仪均分别与所述控制器和上位机相连接； 根据所述测量管道内的流体介质含水率，通过所述控制器控制切换采用所述电容含水分析仪或者电磁波含水分析仪进行含水率检测。
9.根据权利要求8所述的含水率和密度的在线测量方法，其特征在于:所述测量管道内的流体介质的含水率小于30%时，通过所述控制器控制采用所述电容含水分析仪检测含水率，所述电容含水分析仪将所测得的含水率值传送给所述控制器和上位机； 所述测量管道内的流体介质的含水率为30%以上时，通过所述控制器控制采用所述电磁波含水分析仪检测含水率，所述电磁波含水分析仪将所测得的含水率值传送给所述控制器和上位机。
10.根据权利要求6至9任一项所述的含水率和密度的在线测量方法，其特征在于:所述含水分析仪为量程为O?100%全量程测量，精度为±3% FS ;所述密度计的测量范围为0.3?3g/cm3 ;所述测量管道内的压力为1MPa以下； 所述含水分析仪和密度计的测量环境温度范围为-40?80°C，所述含水分析仪和密度计的测量介质温度范围为O?240°C ； 所述含水分析仪和密度计的防爆等级均为ExdIIBT4，所述含水分析仪和密度计的防护等级均为IP65 ； 所述含水分析仪和密度计均为直流电供电。
【文档编号】G01N9/00GK104251874SQ201410459174
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】李惠杰, 刘书军, 贺江林, 李二刚 申请人:李惠杰, 刘书军, 贺江林, 李二刚