一种原油含水量检测装置的制作方法

本实用新型涉及检测设备和装置领域，特别是一种原油含水量检测装置。

背景技术：

未经加工处理的石油称为原油。一种黑褐色并带有绿色荧光，具有特殊气味的粘稠性油状液体。主要成分是碳和氢两种元素，分别占83～87%和 11～14%；还有少量的硫、氧、氮和微量的 磷、砷、钾、钠、钙、镁、镍、铁、钒等元素。比重0.78～0.97，分子量280～300，凝固点-50～24℃。原油经炼制加工可以获得各种燃料油、溶剂油、润滑油、润滑脂、石 蜡、沥青以及液化气、芳烃等产品，为国民经济各部门提供燃料、原料和化工产品。

地表开采得到的原油中往往还含有水分，包括以微小颗粒悬浮在油中的悬浮水、与原油分为两层而以水相单独存在的游离水、溶解于原油而和油成为一体而存在的溶解水，以油和水均匀的乳化在一起的乳化水四种存在形式。

原油中含水，有如下几种危害：1、在加工过程中会增加热量消耗，影响催化剂的效果，而且由于高温下水和油同时气化，体积迅速膨胀，会造成冲塔等事故。2、在储运过程中，含水量多少直接影响油田储运负荷，输油动力消耗及管线腐蚀。3、在贸易过程中，水含量关乎买卖双方经济利益，即使千分之五的含水比例，对于近百万甚至上亿吨的原油交易，也是一个庞大的数字，难以忽视。

原油含水量测定方法主要有蒸馏法、离心法、卡尔·费休法、电脱法四类。但都需要从输油管路中取样测量，而原油本身并不均匀，简单的取样测量精度不高。因此需要设计一种直接架设在管路中的测量装置，能够在线测量原油含水量。

基于原油和水的介电常数（部分包括损耗因子）不同，在不同的电磁波作用下，引起的不同的电特性参数变化量是不同的。由于油和水的介电常数差异较大，油水比例发生变化时从而导致电容的变化，会引起振荡频率的变化，通过测量振荡频率就可以测量管道中介质的含水值。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种原油含水量检测装置。

本实用新型采取了如下技术方案。

一种原油含水量检测装置，所述检测装置包括安装于输油管上依次串联的第一转接管、连接管、第二转接管，相邻管路间通过法兰盘相互连接；所述第一转接管和第二转接管的侧壁上均设有子管接口，两子管接口间连接有子管道，子管道中部变粗形成检测管，检测管内设有支架，支架中间设有圆形的套环，内电极固定柱两端固定于套环内，内电极固定柱与套环之间设有转接环；内电极环绕嵌套于内电极固定柱上；检测管内壁设有环绕并紧贴内壁的外电极，检测管内壁与内电极固定柱之间还设有穿线管；检测管的管壁外侧设有控制盒，控制盒向外电极和内电极分别引出外电极引线和内电极引线，内电极引线穿过穿线管和内电极固定柱连接内电极；控制盒内设有主控制器，主控制器通过外围接口连接ADC模块、ZigBee模块、信号变送器，信号变送器通过双绞线连接位于远端的控制中心；内电极引出线和外电极引出线在控制盒内均与ADC模块相连，ADC芯片还与部署于管道内壁的第一温度传感器和部署于控制盒内的第二温度传感器相连。

所述内电极、外电极、穿线管上均涂覆抗氧化耐腐蚀涂层。

所述支架为三脚支架，三只支撑脚一端连接套环，另一端固定于检测管内壁，相邻两支撑脚间夹角为120度 。

所述内电极固定柱和转接环均为硬质非金属材质。

所述ADC模块内置多通道ADC芯片，ADC芯片通过I2C接口连接主控制器。

本实用新型获得了如下有益效果。

本实用新型实现了输油管路中原油含水量的实时动态检测，本装置安装方便，成本低。检测时，响应速度快，精度高，精度范围为±0.01 ～ ±0.1 %，重复性好。适合低含水原油检测。

附图说明

图1 是本实用新型的检测管内部结构示意图；

图2 是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型中检测管的横截面示意图；

图4是本实用新型中控制电路的结构框图。

其中：1.输油管；2.第一转接管；3.第二转接管；4.连接管；5.法兰盘；6.检测管；601.管壁；602.外电极；603.支架；604.内电极；605.内电极固定柱；606.套环；607.穿线管；608.转接环；7.控制盒；8.子管接口；9.子管道。

具体实施方式

下面参照附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1~4所示，一种原油含水量检测装置，所述检测装置包括安装于输油管1上依次串联的第一转接管2、连接管4、第二转接管3，相邻管路间通过法兰盘5相互连接；所述第一转接管2和第二转接管3的侧壁上均设有子管接口8，两子管接口8间连接有子管道9，子管道9中部变粗形成检测管6，检测管6内设有支架603，支架603中间设有圆形的套环606，内电极固定柱605两端固定于套环606内，内电极固定柱605与套环606之间设有转接环608；内电极604环绕嵌套于内电极固定柱605上；检测管6内壁设有环绕并紧贴内壁的外电极602，检测管6内壁与内电极固定柱605之间还设有穿线管607；检测管6的管壁601外侧设有控制盒7，控制盒7向外电极602和内电极604分别引出外电极引线和内电极引线，内电极引线穿过穿线管607和内电极固定柱605连接内电极604；控制盒7内设有主控制器，主控制器通过外围接口连接ADC模块、ZigBee模块、信号变送器，信号变送器通过双绞线连接位于远端的控制中心；内电极引出线和外电极引出线在控制盒7内均与ADC模块相连，ADC芯片还与部署于管道内壁的第一温度传感器和部署于控制盒7内的第二温度传感器相连。

所述内电极604、外电极602、穿线管607上均涂覆抗氧化耐腐蚀涂层。

所述支架603为三脚支架，三只支撑脚一端连接套环606，另一端固定于检测管6内壁，相邻两支撑脚间夹角为120度 。

所述内电极固定柱605和转接环608均为硬质非金属材质。

所述ADC模块内置多通道ADC芯片，ADC芯片通过I2C接口连接主控制器。

本装置安装于输油管1中，原油依次流经第一转接管2、连接管4、第二转接管3，由于第一转接管2和第二转接管3之间还设有分支管路，即子管道9，少量原油会从子管道9中流过。可以认为，同一时刻，流过子管道9的原油成分与流过主管道的原油成分基本一致，即测定子管道9中原油的含水量，可以认为与整个管道中流过的原油的含水量一致。

油水比例不同时，混合液的介电常数会发生变化，主控制器中预先储存了一个列表，表中描述了含水比例与混合液介电常数的对应关系。

控制电路上电后，主控制器通过I2C接口配置ADC模块，完成初始化。ADC模块实时将第一温度传感器和第二温度传感器输出的模拟量转换成数字信号，主控制器通过I2C接口读取温度数值。同时主控制器向内电极604和外电极602上发送特定的激励信号，ADC检测两极板间的电压，主控制器读取电压值变化的数字量化结果，计算出两极板间的电容值，并计算出极板间介质的相对介电常数。

主控制器利用查表法，根据相对介电常数，查询当前的含水比例。由于温度变化对电容值测量会有影响，因此，计算电容值时需要结合第一温度传感器和第二温度传感器的数值，做出修正。

主控制器将含水比例数值，通过双绞线发送给控制中心，如以模拟量的形式发送，考虑长距离传输对信号的影响，预先经信号变送器转换成4-20mA电流信号，再发送给控制中心。此外，主控制器通过ZigBee模块，将数值发送到现场维护工程师的智能终端上，这样现场维护工程师在现场的任何位置，都能快速准确获取当前含水量的信息，一旦发现数值偏高，可快速处理。