一种连续采样检测的自动切水装置的制作方法

本实用新型属于机械工程、流体力学与环境工程技术领域，具体涉及一种小流量连续取样检测的自动切水方法与装置。该方法操作简单、经济可靠、应用广泛，可用于处理石油石化行业各个流程油水混合物、齿轮箱等设计油水混合物中自动脱水的工况。

背景技术：

油品中含水量高会引起诸多问题，如油品浑浊、不易形成油膜、水中溶解的盐类物质腐蚀管路、极端条件下结晶引起设备故障。因此在石油化工行业中从原有进厂直到成品油罐区一直在进行脱水处理。目前石油化工行业为了避免化学方法等处理方式带来的二次污染多选用物理式的分离方法，目前采用的脱水处理方法主要有重力沉降、旋流以及气浮处理。重力沉降的方式主要是基于油类物质与水等杂质在密度上的差异，通过自然沉降的方式实现分离，该方法结构简单、操作方便但自然沉降的驱动力主要来源于密度差引起的浮力作用，因此分离速度较慢。为进一步提高分离效率气浮处理以及旋流处理也得到了应用，气浮处理是通过注入微气泡使得微气泡与混合物中油类物质接触形成整体降低整体密度，实现增加浮力提高分离效率的效果。旋流是通过混合液体旋转流动形成的离心力为驱动力，一般旋流器产生的离心力加速度远远大于重力加速度因此也可以极大的提高分离效率。

对于物理式的油水分离以及除杂装置来说，均会有水分等杂质分离出来，一般密度较大的杂质会沉积在分离器罐体内。随着设备运行水分等杂质会逐渐沉积到底部，当沉积到一定量后若不及时排放即及时切水则会影响设备正常运行。目前常用的切水方式主要包括人工切水、浮力式界面测试切水、超声反馈切水、红外测试切水等方法。人工切水主要是认为控制机械阀体开关，当水分等杂质排出后关闭阀门即可，该方法简单可靠但人工成本增加。浮力式界面测定方法是通过合理设置浮球结构使其密度结余油与水之间，通过测定油水界面位置来判断设备中存集的水量自动控制电磁阀开启来实现自动切水。然而基于密度优化设计的浮球由于混合物中粘性物质的粘附、油类物质的不同以及温度压力的变化需要经常标定，在长时间使用过程中容易引起测试误差导致自动切水失效。超声检测的方式受到测试混合物多相物质混合状态的影响也极易出现较大测试误差。红外光谱探测是一种在线检测系统主要通过微量样品的采集分析，然而由于采样口处容易受到污染造成测试误差较大，另外成本较高。

自动切水装置对于设计油水分离等相关过滤设备是保证其正常使用的重要组成部分，如润滑邮箱中由于冷却水管泄露等原因产生的积水，若不能实现有效的切除会对齿轮等重要零部件的润滑产生影响，导致机械整体使用寿命降低。因此，高效、简单、快捷的自动切水装置无论在石油化工行业还是在机械等行业中都是不可或缺的。

针对现有人工切水或自动检测反馈切水方法的不足，通过合理设计采样通道等结构，提出一种新型、简单、高效、可实现油罐中沉降分离的水分自动切除的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的，在于针对现有人工切水或自动检测反馈切水方法的不足以及现有人工切水在实施过程中的局限性，基于流场及整体检测反馈结构的优化设计，提出一种能够高速、简单快捷的连续采样检测的自动切水装置。

本实用新型提供一种连续采样检测的自动切水装置，包括罐体，所述罐体的底部设置有出水口，出水口的外部安装有电磁阀，所述罐体的下部于不同高度位置设置多个采样口，对应每个采样口还间隔设置有一个回流口，所述各采样口与对应的回流口之间通过管道连接，且各管道上还分别连接有水含量测试仪。

优选地，还包括孔板，所述孔板设置于所述采样口的外部。

优选地，所述管道上设置有用于开启或关闭管道流通的阀体。

优选地，所述管道还连接有泵体。

优选地，还包括控制系统，所述控制系统连接电磁阀与水含量测试仪。

优选地，所述控制系统为PLC或单片机。

优选地，所述孔板上均匀分布有直径为0.5-2mm的孔。

优选地，所述采样口至少设置有三个，相互之间的间距为50-200mm。

优选地，所述采样口与对应的回流口等高设置。

优选地，所述管道选择内径为1/4英寸的不锈钢管路。

本实用新型具有的优点在于：

本实用新型提供的自动切水装置可通过结构设计实现连续采样、实时分析，具有操作方便、成本低廉、易于工程化、不带来二次污染等特点，有望用于石油化工、机械润滑油箱以及各行各业所涉及的油类物质切水处理问题。

附图说明

图1为适用于储油罐的连续采样检测的自动切水装置结构示意图；

图2为适用于过滤器的连续采样检测的自动切水装置结构示意图；

图3为孔板的结构示意图。

图中：1-罐体；2-切水口；3-电磁阀；4-采样口；5-回流口；6-孔板；7-阀体；8-泵体；9-水含量测试仪；10-滤芯；11-支角；12-气相；13-油相；14-水相；15-入口；16-出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种连续采样检测的自动切水装置，其结构如图1和图2所示，其中图1为适用于待切水的储油罐体结构，其结构为油罐内部混合有气相12、油相13、水相14，于罐体1的底部设置有切水口2，切水口2外部安装有电磁阀3控制。图2为适用于过滤器的水油分离罐体结构，其中该过滤器的结构包括内部设置有多个滤芯10的罐体1，罐体1为圆柱形腔体，其底部设置有切水口2，切水口2安装有电磁阀3，切水口2略向上的位置设置有入口15，入口15设置位置为处于滤芯10下方的罐体1的侧壁上，罐体1顶部设计有出口16，整个罐体通过支角11支撑。本实用新型的自动切水装置的具体结构为：于作为罐体1的下部(于切水口1的上方)，分别于至少三个高度处设置至少三个采样口4和至少三个回水口5，其中各采样口4与各回水口5的位置对应等高设计，且二者相互间隔设置(间隔距离设计为50-200mm)，然后通过管道将采样口4处引流出的水通过水含量测试仪9测量后，再通过管道回流至回流口5，这样经过采样口4和回流口5设计，可以使水体连续的流出、流入管道，并在流出、流入过程中通过管道上设计的水含量测试仪9连续检测。通过控制系统连接切水口2外部的电磁阀3，控制该切水口2的开启和关闭，该控制系统可以为PLC或单片机，该控制系统连接电池阀3以及水含量测试仪9。

所述各采样口2的外部均设置有孔板6进行拦截，孔板6的结构如图3所示，通过孔板6上孔径设计及排列设计，一方面能够实现部分絮状杂质的过滤，另外一方面能够实现油水两相物质在流出采样口4时的均匀混合，从而提高后水含量测试仪9的使用寿命。然后于各孔板6的外部均通过管道顺次连接阀门7、泵体8、水含量测试仪9以及回水口5。通过沿高度方向间隔安排的至少三个水含量测试仪9，一方面可提高整体切水方法的可靠性，另外一方面可根据综合测试结果对罐体内部水分沉淀状态进行分析从而实现对切水过程反馈控制的优化，并且本实用新型中的自动切水装置所使用的管道相对流量很小，极大的减少了驱动能耗。

本实用新型提供的连续式的采样分析不仅可获得采样口处混合物中水含量，而且由于流动带来流体对管道内壁的剪切力可实现避免粘性物质粘附到管道内壁影响检测反馈系统的使用寿命。根据不同高度的至少三个水含量测试仪提示的含水量是否达到阈值可对罐体内部水分沉积状态进行分析。如设置的至少三个水含量测试仪均报警时，则说明沉积水分很多应快速排水；当至少三个水含量测试仪均未报警时，则说明沉积水分很少不需要排水；如最下方的一个水含量测试仪报警，上方其他水含量测试仪均未报警，则说明沉积水分较少；如下方的多个水含量测试仪报警，最上方仅余一个水含量测试仪未报警，则说明沉积水分较多应准备排水；如出现其它组合状态，应根据具体情况分析是否有检测设备出现问题。

本实用新型中高效快捷连续采样分析反馈控制自动切水方法有益效果是：通过机械及流场结构的优化设计，将混合物进入检测核心部件(水含量测试仪)前进行充分混合，并且利用流动带来的剪切应力减少油水混合物中絮状物在管道内壁粘附进而提高整体装置使用寿命。根据不同高度处水分测试结果对罐体内部沉积水含量进行分析，进而高效准确的将罐体内部沉积水含量反馈给控制系统(罐体底部具有切水口，可以通过控制系统控制该切水口的开启和关闭，该控制系统可以为PLC或单片机，连接切水口和水含量测试仪)，实现准确的自动切水。本实用新型提供的连续采样反馈的自动切水装置，具有操作简单、成本低廉、环境友好等显著特点，有着良好的工程应用前景。

本实用新型中选用基于混合物介电常数测试分析的水含量测试仪，孔板上均匀分布有直径为0.5-2mm的小孔，根据装置结构进行管道连接，并连接到待测罐体的采样口和回水口，形成连续采样反馈，根据不同高度水含量测试仪上水含量是否达到设定阈值而进行阀门控制，实现自动切水。上述方法制备的连续采样反馈自动切水装置，可对罐体内采样口处混合物实时进行采集分析；在驱动泵作用下流经相关管道返回到罐体内。可保证采样管道内一直有流体流动减小管道内部粘附杂质形成堵塞的概率。采样口处的孔板设计对固体杂质实现预过滤并且将混合物进一步混合提高测试精度，实现高效、准确的检测并自动切水控制效果。

实施例

选择基于介电常数测试原理的水含量分析仪作为水含量检测核心元件，管道选用内径为1/4英寸的不锈钢管路，孔板均匀分布有直径1mm的微孔，在柴油脱水管底部，高度差为100mm三个高度上分别设有采样口以及回流口。按装置结构进行安装，在柴油脱水过程中对罐内水含量进行分析，根据水含量测量仪测的数值是否达到阈值进行切水阀控制，可实现切水装置自动切水。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。