智能含水率測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型是應用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制和科研領(lǐng)域不接觸式液體測量的一種儀器，尤其是一種智能含水率測量儀。
【背景技術(shù)】
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[0002]在我國各大油田中，測量管道含水率的方法主要是采用離線測量法，離線測量法雖然操作簡單，但是人為誤差較大，樣品代表性差，取樣過程繁瑣，勞動強度高，難以準確及時的反映原油中含水的變化，因而不能滿足油田自動化管理的要求。管道水含量波動頻次的在線測量，不僅能夠準確測量管道含水量，還可以確定管道水含量波動頻次，從而實現(xiàn)有效的降低成本、減少能耗，以及采油工人的勞動強度。
【實用新型內(nèi)容】:
[0003]為了克服【背景技術(shù)】中存在的不足，本實用新型提供一種智能含水率測量儀。本實用新型在于超聲波傳感器穩(wěn)定性高，且不受混合物電解質(zhì)的影響。超聲波是機械波，與物質(zhì)作用可以不考慮電導率的影響。使用超聲波法測試含水率及水含量波動頻次可以在動態(tài)、靜態(tài)下測量，不必考慮液體垂直流動特性，這是短波吸收法、微波法、電容法無法比擬的，能夠達到管道水含量波動頻次測試時間短、精度高、造價低的目的。并實現(xiàn)在線檢測，就是通過把本實用新型直接安裝在管道上，利用軟測量技術(shù)實時檢測、實時反饋，以便更好地指導生產(chǎn)，減少不必要的浪費。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:該測量儀包括超聲波傳感器，超聲波傳感器產(chǎn)生的激勵信號向管道壁輻射信號，經(jīng)管壁反射回來，當超聲波傳感器把數(shù)據(jù)采集并上傳至中央控制器和計算平臺后，中央控制器與計算平臺根據(jù)先前設(shè)定好的數(shù)據(jù)庫模式，找到檢測數(shù)據(jù)的相關(guān)規(guī)律，從而分析出管道中流體的狀態(tài)，進一步計算其水含量波動頻次，產(chǎn)生精確的分析結(jié)果，分析結(jié)果由變送器表頭對外顯示，zigbee協(xié)議無線數(shù)據(jù)傳輸功能實現(xiàn)信息雙向交互和信息監(jiān)測；超聲波傳感器通過有線的方式與管道連接，超聲波傳感器與中央控制器和計算平臺分別雙向連接。超聲波傳感器使用一組超聲波發(fā)生轉(zhuǎn)換器，將超聲波傳感器中的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的激勵信號加在單發(fā)單收的換能器上，向流體中輻射聲波，經(jīng)管壁反射回來，被換能器接收，經(jīng)放大器放大后送至中央控制器和計算平臺。
[0005]超聲傳感器是基于超聲波在恒速流動介質(zhì)中傳播、反射規(guī)律和多普勒效應，在超聲變頻發(fā)射電路中引入正反饋，讓測試系統(tǒng)自動尋找共振點。管道中液體因其含水率及所包含的組分的不同而具有不同的共振頻率。使用一組超聲波發(fā)生轉(zhuǎn)換器，依據(jù)流體中聲速隨水含量波動頻次的變化呈正比關(guān)系算法，通過共振點的確定，就可完成對管道中液體含水率及水含量波動頻次進行測試。該實用新型額定電壓:24V ;電壓變化范圍:18?30V ;額定電流:< 10mA ；Ui = 30V ；Li = OmH, Ci = OuF, Pi = 3.0W。
[0006]本實用新型具有如下有益效果:本實用新型充分的體現(xiàn)了檢測分析這一要點，智能含水率測量儀的原理可以從三個方面來闡述，首先是在線檢測，通過超聲波傳感器對管道流體數(shù)據(jù)的采集，并進行實時的收集與上傳，確保數(shù)據(jù)的精確無延遲。第二就是分析與處理，當超聲波傳感器把數(shù)據(jù)采集并上傳至中央控制器與計算平臺后，會根據(jù)先前設(shè)定好的數(shù)據(jù)庫模式，找到檢測數(shù)據(jù)的相關(guān)規(guī)律，從而分析出管道中流體的狀態(tài)，進一步計算水含量波動頻次。第三是智能遠傳，該實用新型增加zigbee協(xié)議的無線數(shù)據(jù)傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)智能遠傳功能，也可利用有線遠程數(shù)據(jù)傳輸功能，實現(xiàn)后臺軟件對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，在計算與實際對比過程中不斷的持續(xù)改進，產(chǎn)生更精確的分析結(jié)果。由于管道中流體的成分受到很多不確定性的雜質(zhì)和物質(zhì)的影響，很難一次計算準確并會產(chǎn)生一定偏差，所以要進行反饋優(yōu)化，形成一種經(jīng)過多次循環(huán)的閉環(huán)計算分析方法。本實用新型基于管道中聲波的傳播速度與流體的溫度和流體中的水含量波動頻次成線性關(guān)系，只要測得流體的溫度及流體中的聲速，就可由聲速的溫度系數(shù)確定油品的水含量波動頻次。由此創(chuàng)造出的外夾式管道水含量波動頻次在線檢測分析儀，能夠較低成本的實現(xiàn)油田生產(chǎn)各輸送管道中各種原油的水含量波動頻次，為今后油田生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。
【附圖說明】
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[0007]附圖1智能含水率測量儀的結(jié)構(gòu)框圖；
[0008]附圖2智能含水率測量儀的數(shù)據(jù)輸出接線圖；
[0009]附圖3智能含水率測量儀超聲波傳感器結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]附圖4智能含水率測量儀功耗檢測接線示意圖。
【具體實施方式】
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[0011]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:由圖中所示，智能含水率測量儀加裝在輸送檢測液體的管道上，采用非插入式外夾安裝方式，超聲波傳感器通過有線的方式與管道連接，智能含水率測量儀包括超聲波傳感器、變送器表頭、中央控制器、防爆電纜和zigbee協(xié)議的無線數(shù)據(jù)傳輸，將超聲波傳感器中的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的激勵信號加在單發(fā)單收的換能器(T，R)上，向流體中輻射聲波，經(jīng)管壁反射回來，被換能器接收經(jīng)放大器放大，經(jīng)過超聲波傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)信息數(shù)據(jù)存儲單元與中央控制器連接收集并存儲數(shù)據(jù)，超聲波傳感器在實現(xiàn)收集數(shù)據(jù)的同時，也發(fā)送相關(guān)信息給中央控制器與計算平臺進行分析處理，處理結(jié)果發(fā)送變送器表頭顯示，最后通過zigbee協(xié)議的無線數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)智能遠傳及全管道實時監(jiān)控，超聲波傳感器與中央控制器和計算平臺分別雙向連接。溫度計用于測量流體中的溫度，測微計用于改變換能器到管壁的距離。測量用超聲波的頻率為5MHz，在不同溫度測得油品中的聲速與水含量波動頻次相互關(guān)系——流體中聲速隨水含量波動頻次的變化呈正比關(guān)系。經(jīng)過超聲波傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)信息數(shù)據(jù)存儲單元與中央控制器連接收集并存儲數(shù)據(jù)；本實用新型中所用電