Спосіб надлишкових вимірювань вологовмісту нафти та пристрій для його здійснення
Формула / Реферат
1. Спосіб надлишкових вимірювань вологовмісту нафти, що полягає у відборі проби досліджуваної нафти невідомого вологовмісту Wхвм, нагріванні її до заданої температури, заповнюванні нею робочої кювети заданого об'єму, приготуванні проби нафти нормованого за значенням вологовмісту
W0вм = km0в/m0н[%], де
k - коефіцієнт пропорційності (k = 0),
m0в і m0н - нормовані за значенням маси води та нафти
такої ж температури, заповненні нею кювети порівняння такого ж об'єму, вирівнюванні і зміні температур обох проб нафти до наперед заданого значення, формуванні трьох нормованих за значенням потужностей потоків направленого оптичного випромінювання з заданими довжинами хвиль
, де
- півширина спектра оптичного випромінювання, яким відповідають коефіцієнти поглинання води (
), додаткових сполук (
) і нафти (
) відповідно, модулюванні їх за амплітудою, перетворенні у напруги потужностей послаблених амплітудно-модульованих потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювети, вимірюванні та запам'ятовуванні значень отриманих напруг з наступним визначенням дійсного значення вологовмісту Wхвм досліджуваної нафти за відповідним рівнянням вимірювань, який відрізняється тим, що спочатку нормовані за значенням потужностей амплітудно-модульовані потоки
оптичного випромінювання розщеплюють на пари рівних за значеннями потужностей амплітудно-модульованих потоків
та
оптичного випромінювання, формують амплітудно-модульовані потоки
та
оптичного випромінювання нульової потужності, які почергово та паралельно пропускають через обидві кювети, почергово їх підсумовують і перетворюють у постійні напруги U1, U2 i U3 протягом заданого інтервалу часу
, вимірюють і запам'ятовують значення отриманих напруг, відтворюють нормовані за значенням потужності амплітудно-модульовані потоки
та
оптичного випромінювання, виключають значення дії амплітудно-модульованих потоків
оптичного випромінювання на робочу кювету з досліджуваною нафтою, а нормовані за значенням потужності амплітудно-модульовані потоки
оптичного випромінювання почергово пропускають протягом заданого інтервалу часу
через кювету порівняння з нормованим за значенням вологовмістом W0вм нафти, потужності отриманих вихідних і послаблених амплітудно-модульованих потоків оптичного випромінювання перетворюють у постійні напруги U4,U5 і U6 протягом заданого інтервалу часу
, вимірюють і запам'ятовують значення отриманих напруг, встановлюють значення ампулітудно-модульованих потоків
та
оптичного випромінювання рівними, відповідно, значенням потужностей амплітудно-модульованих потоків
та
, які відповідають різниці значень напруг U4 - U1, U5 - U2 і U6 - U3, що отримані при вимірюванні ненульових та нульових за значенням потужностей амплітудно-модульованих потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювету порівняння з нормованим за значенням вологовмісту W0вм нафтою, сформовані амплітудно-модульовані потоки
оптичного випромінювання з довжинами хвиль
протягом заданого інтервалу часу
направляють, почергово, через першу кювету з досліджуваною на вологовміст нафтою, послаблені за потужністю амплітудно-модульовані потоки оптичного випромінювання перетворюють у постійні напруги U7, U8 i U9 також протягом заданого інтервалу часу
, вимірюють і запам'ятовують значення отриманих напруг, відтворюють початкові та нормовані за значенням потужності амплітудно-модульовані потоки
і
оптичного випромінювання на кожній з трьох довжин хвиль
, виключають дію ампулітудно-модульованих потоків
оптичного випромінювання на кювету порівняння з нормованою за значенням вологовмісту W0вм нафтою, через робочу кювету з невідомим значенням вологовмісту Wхвм досліджуваної нафти почергово, протягом заданого інтервалу часу
, пропускають амплітудно-модульовані потоки
оптичного випромінювання, потужності вихідних амплітудно-модульованих потоків, послаблених у робочій кюветі, почергово перетворюють у постійні напруги U10, U11 i Ul2 протягом заданого інтервалу часу
, отримані напруги вимірюють і запам'ятовують, про дійсне значення вологовмісту досліджуваної нафти судять за рівнянням надлишкових вимірювань
, де
k - коефіцієнт пропорційності (k =100),
mхв - невідома за значенням маса води,
mхн- невідома за значенням маса нафти,
m'хвн і m''хвн - невідомі за значенням маси додаткові включення, що складаються з оптично-прозорих мікрочастинок або сполук, ковалентно або у інший спосіб з'єднаних з водою та з нафтою, визначені за формулами
2. Пристрій для надлишкових вимірювань вологовмісту нафти, що складається з мікроконтролера з блоками оперативної та перепрограмовуваної постійної пам'яті, цифрового відлікового пристрою, аналого-цифрового перетворювача та кодокерованого генератора трихвильового оптичного випромінювання, які з'єднані між собою і з першим портом мікроконтролера через загальну шину, обтюраторного диска, який механічно з'єднаний з ротором синхронного двигуна, входи керування якого підключені до входів-виходів другого порту мікроконтролера, оптично зв'язаних між собою світлодіода і фотодіода, що розташовані на протилежних сторонах обтюраторного диска з отворами, робочої кювети та кювети порівняння з вхідними та вихідними патрубками, послідовно з'єднаних між собою фотоприймача з вхідною лінзою, підсилювача змінного струму і синхронного детектора, вихід якого підключений до входу аналого-цифрового перетворювача, вхід керування синхронного детектора з'єднаний з виходом підсилювача-формувача синхроімпульсів, до входів якого підключений фотодіод, оптично з'єднаний із світлодіодом, який підключений до виходу джерела струму, входи якого з'єднані з входами/виходами другого порту мікроконтролера, який відрізняється тим, що додатково містить перший та другий перетворювачі “температура-код", входи яких занурені, через патрубки, у нафту робочої кювети та кювети порівняння, цифрові виходи першого та другого перетворювачів “температура-код" підключені до відповідних входів/виходів першого порту мікроконтролера, перша і друга шторки, які механічно з'єднані, відповідно, з першим і другим кодокерованими виконавчими механізми, перше, друге, третє і четверте дзеркала та першу і другу прямокутні призми, вхідні грані першої з яких оптично з'єднані з виходом кодокерованого генератора трихвильового оптичного випромінювання та з першим і другим відбивальними дзеркалами, які оптично з'єднані, відповідно, через робочу камеру і третє відбивальне дзеркало, кювету порівняння та четверте відбивальне дзеркало з вхідними гранями другої прямокутної призми, які теж оптично з'єднані зі входом фотоприймача з вхідною лінзою, причому перша та друга шторки розташовані між першим відбивальним дзеркалом і робочою кюветою та між другим відбивальним дзеркалом і кюветою порівняння.
Текст
1. Спосіб надлишкових вимірювань вологовмісту нафти , що полягає у відборі проби досліджуваної нафти невідомого вологовмісту Wхвм , нагріванні її до заданої температури, заповнюванні нею робочої кювети заданого об'єму, приготуванні проби нафти нормованого за значенням вологовмісту W0ВМ = km 0в/m 0н[%], де k - коефіцієнт пропорційності (k = 0), m 0в і m 0н - нормовані за значенням маси води та нафти такої ж температури, заповненні нею кювети порівняння такого ж об'єму, вирівнюванні і зміні температур обох проб нафти до наперед заданого значення, формуванні трьох нормованих за значенням потужностей потоків F 0l1, F 0l 2 i F 0l 3 направленого оптичного випромінювання з заданими довжинами хвиль l 1 ± Dl, l 2 ± D l i l 3 ± Dl , де Dl - півширина спектра оптичного випромінювання, яким відповідають коефіцієнти поглинання води ( a l1 ), 2 (19) 1 3 81536 за значенням потужностей амплітудномодульованих потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювету порівняння з нормованим за значенням вологовмісту W 0вм нафтою, сформовані амплітудно-модульовані потоки F ' 0l1 , F' 0 l2 i F ' 0l 3 оптичного 4 m' ' хвн = m0 н ln [(U8 - U2 ) - (U5 - U2 )] ln [(U9 - U3 ) - (U6 - U3 )] ; mхн = m0 н . ln [(U5 - U2 ) - (U6 - U3 )] ln [(U5 - U2 ) - (U6 - U3 )] протягом заданого інтервалу часу Dt 0 направляють, почергово, через першу кювету з досліджуваною на вологовміст нафтою, послаблені за потужністю амплітудно-модульовані потоки оптичного випромінювання перетворюють у постійні напруги U7, U8 i U9 також протягом заданого інтервалу часу Dt 0 , вимірюють і запам'ятовують значення отриманих напруг, відтворюють початкові та нормовані за значенням потужності амплітудно-модульовані потоки F ' 0l1 , F' 0 l2 i F ' 0l 3 і F " 0l1 , F" 0 l2 i F" 0l3 оптичного випромінювання на кожній з трьох довжин хвиль l 1 , l 2 i l 3 , виключають дію ампулітудно-модульованих потоків F " 0l1 , F" 0 l2 i F" 0l3 оптичного випромінювання на кювету порівняння з нормованою за значенням вологовмісту W 0вм нафтою, через робочу кювету з невідомим значенням вологовмісту W хвм досліджуваної нафти почергово, протягом заданого інтервалу часу Dt 0 , пропускають амплітудно-модульовані потоки F ' 0l1 , F' 0 l2 i F ' 0l 3 оптичного випромінювання, потужності вихідних амплітудно-модульованих потоків, послаблених у робочій кюветі, почергово перетворюють у постійні напруги U10, U11 i Ul2 протягом заданого інтервалу часу Dt 0 , отримані напруги вимірюють і запам'ятовують, про дійсне значення вологовмісту досліджуваної нафти судять за рівнянням надлишкових вимірювань m - m' хв н W x = k хв [%], , де m хн - m' ' хв н k - коефіцієнт пропорційності (k =100), m хв - невідома за значенням маса води, m хн- невідома за значенням маса нафти, m'хвн і m''хвн - невідомі за значенням маси додаткові включення, що складаються з оптично-прозорих мікрочастинок або сполук, ковалентно або у інший спосіб з'єднаних з водою та з нафтою, визначені за формулами ln[(U 8 - U2 ) - (U 5 - U2 )] ln[(U7 - U1) - (U4 - U1)] m хв = m0в ; m' хв = m0в ; ln[(U 4 - U1 ) - (U 5 - U2 )] ln[(U4 - U1) - (U5 - U 2 )] 2. Пристрій для надлишкових вимірювань вологовмісту нафти, що складається з мікроконтролера з блоками оперативної та перепрограмовуваної постійної пам'яті, цифрового відлікового пристрою, аналого-цифрового перетворювача та кодокерованого генератора трихвильового оптичного випромінювання, які з'єднані між собою і з першим портом мікроконтролера через загальну шину, обтюраторного диска, який механічно з'єднаний з ротором синхронного двигуна, входи керування якого підключені до входів-виходів др угого порту мікроконтролера, оптично зв'язаних між собою світлодіода і фотодіода, що розташовані на протилежних сторонах обтюраторного диска з отворами, робочої кювети та кювети порівняння з вхідними та вихідними патрубками, послідовно з'єднаних між собою фотоприймача з вхідною лінзою, підсилювача змінного струму і синхронного детектора, вихід якого підключений до входу аналого-цифрового перетворювача, вхід керування синхронного детектора з'єднаний з виходом підсилювача-формувача синхроімпульсів, до входів якого підключений фотодіод, оптично з'єднаний із світлодіодом, який підключений до виходу джерела струму, входи якого з'єднані з входами/виходами другого порту мікроконтролера, який відрізняється тим, що додатково містить перший та другий перетворювачі “температуракод", входи яких занурені, через патрубки, у нафту робочої кювети та кювети порівняння, цифрові виходи першого та др угого перетворювачів “температура-код" підключені до відповідних входів/ви ходів першого порту мікроконтролера, перша і друга шторки, які механічно з'єднані, відповідно, з першим і другим кодокерованими виконавчими механізми, перше, друге, третє і четверте дзеркала та першу і др угу прямокутні призми, вхідні грані першої з яких оптично з'єднані з виходом кодокерованого генератора трихвильового оптичного випромінювання та з першим і другим відбивальними дзеркалами, які оптично з'єднані, відповідно, через робочу камеру і третє відбивальне дзеркало, кювету порівняння та четверте відбивальне дзеркало з вхідними гранями другої прямокутної призми, які теж оптично з'єднані зі входом фотоприймача з вхідною лінзою, причому перша та друга шторки розташовані між першим відбивальним дзеркалом і робочою кюветою та між другим відбивальним дзеркалом і кюветою порівняння. Винахід відноситься до спектральних оптичних методів вимірювання вологовмісту нафти і може бути використаний при створенні високоточних цифрових вимірювачів вологовмісту нафти чи інших оптично прозорих органічних речовин. Відомий спосіб вимірювання вологовмісту нафти та пристрій для його здійснення [див. Логвинов В.В. Обезвоживание и обессоливание нефтей. - М.: Энергия, 1979. - С.164-169] заснований на формуванні двох направлених потоків оптичного випромінювання з заданими довжинами хвиль l1 і l2, яким відповідають коефіцієнти поглинання води ( a l iв ) і целюлози випромінювання з довжинами хвиль l 1 , l 2 i l 3 5 81536 ( a lіц ), відповідно, вимірюванні потужностей потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювету з нафтою, запам'ятовуванні значень отриманих напруг з наступним визначенням вологовмісту за відповідним рівняннями вимірювань. Пристрій включає в себе генератора оптичного випромінювання, фільтри, модулятор, робочої кювети та кювети порівняння, два вимірювальних канали, на входи яких підключені фоторезистори, та блок обробки результатів вимірювання. Відомі спосіб та пристрій для його здійснення не забезпечують високу точність вимірювання дійсного значення вологовмісту нафти. Причинами цього є залежність результатів вимірювання від нестабільності функції перетворення вимірювальних каналів з фоторезисторами, неможливість точного визначення відношення значень чутливості фо торезисторів на двох довжинах хвиль, а також відношення ширини спектру на різних довжинах хвиль. Крім того, має місце методична похибка вимірювання вологовмісту нафти по результатах вимірювань на двох довжинах хвиль, в той час, коли спектральні характеристики нафти і води перетинаються тощо. Крім того, слід зазначити, що на похибки вимірювання впливає також процес поглинання потужності потоку оптичного випромінювання стінками робочої кювети та кювети порівняння, а також забруднення скла кювети порівняння. З'являються додаткові складові похибки вимірювання за рахунок впливу на результат вимірювання коефіцієнта розсіювання. У відомому способі зазначені складові похибки не виключаються. Відомий спосіб вимірювання вологовмісту нафти та пристрій для його здійснення [див., наприклад, Мухидинов М., Мусаев Э.С. Оптические методы и устройства контроля влажности. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С.11-40, (див. наприклад, с.36, рис. 2.12)], засновані на відборі проби досліджуваної нафти невідомого вологовмісту С хн, формуванні трьох нормованих за значенням потужностей потоків Ф 0l1, Ф 0 l2 і Ф 0l 3 направленого оптичного випромінювання з l 1 ± Dl , l 2 ± Dl і заданими довжинами хвиль l 3 ± Dl , де Dl - напівширина спектру оптичного випромінювання, яким відповідають коефіцієнти поглинання води ( a l iв ), води/нафти ( a lів н ) і нафти ( a lін ), відповідно, модулюванні їх по амплітуді, перетворенні у напруги потужностей послаблених амплітудно-модульованих потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювети, вимірювання та запам'ятовуванні значень отриманих напруг з наступним визначенням дійсного значення вологовмісту досліджуваної нафти за відповідним рівняннями вимірювань. Пристрій складається з джерела оптичного випромінювання, вихід якого оптично з'єднаний, через конденсор, отвори у модуляторі 6 (обтюраторному диску) і світлофільтри зі входом робочої кювети, вихід якої оптично з'єднаний зі входом фотоприймача, до виходу якого підключені послідовно з'єднані підсилювачі змінного струму, випрямлячі та вимірювальний прилад, причому модулятор механічно з'єднаний з ротором двигуна. Відомий спосіб не забезпечує високу точність вимірювання вологовмісту нафти по причині залежності щільності нафти від температури, наявності не виключених складових похибок від часової та температурної нестабільність параметрів функцій перетворення фотоприймача, підсилювачів та випрямлячів (чи вимірювального каналу) в цілому. Крім того, на похибки вимірювання впливає також процес поглинання потужності потоку оптичного випромінювання стінками робочої кювети та кювети порівняння, а також забруднення скла кювети порівняння. З'являються додаткові складові похибки вимірювання, які обумовлені впливом на результат вимірювання коефіцієнта розсіювання і які у відомому способі також не виключаються. Найбільш близьким за технічною суттю є спосіб вимірювання вологовмісту та пристрій для його здійснення [А.С. 802858, МКИ G01N21/8. Трехволновой измеритель влажности нефти / М.П. Есельсон, В.Ю.Яновский и В.А. Кучернюк. Бюл. №5, 1981], заснований на відборі проби досліджуваної нафти невідомого вологовмісту С хн, нагріві її до заданої температури, заповненні нею робочої кювети заданого об'єму, приготуванні проби нафти заданого (нормованого за значенням) вологовмісту С0 і тієї ж температури, заповненні нею кювети порівняння того ж об'єму, вирівнюванні і зміні температур обох проб нафти до наперед заданого значення, формуванні трьох нормованих за значенням потужностей потоків Ф 0l1, Ф 0 l2 і Ф 0l 3 направленого оптичного випромінювання з заданими довжинами хвиль l 1 ± Dl , l 2 ± Dl і l 3 ± Dl , де Dl - напівширина спектру оптичного випромінювання, яким a l iв ), відповідають коефіцієнти поглинання води ( води/нафти ( a lів н ) і нафти ( a lін ), відповідно, модулюванні їх по амплітуді, перетворенні у напруги потужностей послаблених амплітудномодульованих потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювети, вимірювання та запам'ятовуванні значень отриманих напруг з наступним визначенням дійсного значення вологовмісту досліджуваної нафти за відповідним рівняннями вимірювань. Пристрій включає в себе послідовно розташовані освітлювач, модулятор з світлофільтрами, кювету, фотоперетворювач, синхронний комутатор з трьома фільтрами і трьома логарифматорами, що зв'язані з кожним із трьох його виходів, чотири суматори і регістратор. Відомим способу та пристрою притаманні недостатня точність вимірювання, що обумовлені необхідністю високоточного визначення коефіцієнтів пропускання нафти на вимірювальних довжинах хвиль, необхідністю визначення 7 81536 спектральних коефіцієнтів поглинання води та нафти на вимірювальних довжинах хвиль, Крім того, результати вимірювання вологовмісту нафти залежіть від нестабільності функції перетворення вимірювального каналу. На похибки вимірювання впливає також процер поглинання потужності потоку оптичного випромінювання стінками робочої кювети та кювети порівняння, а також забруднення скла кювети порівняння. З'являються також складові похибки вимірювання, що обумовлені впливом на результат вимірювання коефіцієнта розсіювання. Всі ці складові похибки у відомому способі не виключаються. Використання аналогових логарифматорів призводить до появи додаткових похибок від невідповідності трьох характеристик як між собою, так й до ідеальної логарифмічної функції. Довгочасова та температурна нестабільність фотоперетворювача та логарифматорів також призводить до недостатньої точності вимірювання вологовмісту нафти. В основу винаходу покладена задача створення такого способу надлишкових вимірювань вологовмісту нафти та відповідного пристрою, які, шляхом введення заданої кількості, послідовності та умов виконання операцій, а також нових функціональних блоків та їх зв'язків між собою, які забезпечували б: незалежність результатів вимірювання від коефіцієнта оптичного послаблення, що вносять стінки кювет, від показника забруднення робочої кювети, підвищення точності вимірювання при часової та температурної нестабільності параметрів функції перетворення фотоприймача чи вимірювального каналу в цілому; виключення впливу на результат вимірювання коефіцієнта розсіювання; виключення впливу на результат вимірювання вологовмісту абсолютного значення довжини кювети, та її зміні при зміні температури навколишнього середовища; виключення дії нерівномірності спектральної характеристики фотоприймача на результат вимірювання тощо. Поставлена технічна задача вирішується завдяки тому, що спосіб надлишкових вимірювань вологовмісту нафти та пристрій для його здійснення, заснований на відборі проби досліджуваної нафти невідомого вологовмісту Wхвм , нагріві її до заданої температури, заповненні нею робочої кювети заданого об'єму, приготуванні проби нафти нормованого за значенням вологовмісту W0вм =km 0в/m 0н [%] (де k - коефіцієнт пропорційності (k=0), m 0в і m 0н - нормовані за значенням маси води та нафти) і тієї ж температури, заповненні нею кювети порівняння того ж об'єму, вирівнюванні і зміні температур обох проб нафти до наперед заданого значення, формуванні трьох нормованих за значенням Ф 0l1, Ф 0 l2 і Ф 0l 3 потужностей потоків направленого оптичного випромінювання з l 1 ± Dl , l 2 ± Dl і заданими довжинами хвиль l 3 ± Dl , де Dl - напівширина спектру оптичного випромінювання, яким відповідають коефіцієнти поглинання води (a l1),додаткових сполук (a l2) і 8 нафти (a l3), відповідно, модулюванні їх по амплітуді, перетворенні у напруги потужностей послаблених амплітудно-модульованих потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювети, вимірюванні та запам'ятовуванні значень отриманих напруг з наступним визначенням дійсного значення вологовмісту W xвм досліджуваної нафти за відповідним рівняннями вимірювань, від відомих відрізняється тим, що спочатку нормовані за значенням потужностей Ф 0l1, Ф 0 l2 і Ф 0l 3 амплітудно-модульовані оптичного випромінювання розщеплюють на пари рівних за значеннями потужностей амплітудномодульованих потоків Ф`0l1, Ф`0 l2 і Ф`0l 3 та Ф``0l1, Ф``0 l2 і Ф``0l3 оптичного випромінювання формують амплітудно-модульовані потоки Ф’00, Ф’00 і Ф’00 та Ф’’00, Ф’’00 і Ф’’00 оптичного випромінювання нульової потужності, які почергово і паралельно пропускають через обидві кювети, почергово їх сумують і перетворюють у постійні напруги U1, U2 і U3 протягом заданого інтервалу часу Dt 0, вимірюють і запам'ятовують значення отриманих напруг, відтворюють нормовані за значенням потужності амплітудно Ф` ,Ф` і Ф` 0 l1 0l 2 0l 3 модульовані потоки та Ф``0l1, Ф``0l 2 і Ф``0 l3 оптичного випромінювання, виключають дію амплітудно-модульованих потоків Ф` ,Ф` і Ф` 0 l1 0l 2 0 l 3 оптичного випромінювання на робочу кювету з досліджуваною нафтою, а нормовані за значенням потужності амплітудноФ``0l1, Ф``0l 2 і Ф``0 l3 модульовані потоки оптичного випромінювання почергово пропускають протягом заданого інтервалу часу Dt0 через кювету порівняння з нормованим за значенням вологовмістом W0BM нафти, потужності отриманих вихідних і послаблених амплітудно-модульованих потоків оптичного випромінювання перетворюють у постійні напруги U4,U5 і U6 протягом заданого інтервалу часу Dt 0 , вимірюють і запам'ятовують значення отриманих напруг, ампулітудно-модульовані встановлюють потоки Ф`0l1 ,Ф`0l 2 і Ф`0l 3 (та Ф``0l1, Ф``0l 2 і Ф``0 l3 ) оптичного випромінювання рівними, відповідно, значенням потужностей амплітудно-модульованих потоків Ф`к l1 , Ф`кl 2 , Ф`кl 3 (та Ф``кl1 ,Ф``кl 2 ,Ф``кl 3 ) які відповідають різниці значень напруг U4-U1, U5-U2 i U6-U3, що отримані при вимірюванні ненульових та нульових за значенням потужностей амплітудно-модульованих потоків оптичного випромінювання, що пройшли через кювету порівняння з нормованим за значенням вологовмісту W0BM нафтою, сформовані ампулітудно-модульовані потоки Ф`к l1, Ф`кl 2 і Ф`кl 3 оптичного випромінювання з довжинами хвиль l1, l 2 і l3 почергово, протягом заданого інтервалу часу Dt 0, направляють через 9 81536 першу кювету з досліджуваною на вологовміст нафтою, послаблені за потужністю амплітудномодульовані потоки оптичного випромінювання перетворюють у постійні напруги U7,U8 і U9 також протягом заданого інтервалу часу Dt0 , вимірюють і запам'ятовують значення отриманих напруг, відтворюють початкові та нормовані за значенням потужності амплітудно-модульовані потоки Ф`0 l1 , Ф`0 l 2 , Ф`0l 3 Ф``0l1, Ф``0l 2 і Ф``0 l3 і оптичного випромінювання на кожній з трьох довжин хвиль l1, l2 і l3 , виключають дію ампулітудно-модульованих потоків Ф``0l1, Ф``0l 2 і Ф``0 l3 оптичного випромінювання на кювету порівняння з нормованою за значенням вологовмісту W0BM нафтою, через робочу кювету з невідомим значенням вологовмісту WXBM досліджуваної нафти почергово, протягом заданого інтервалу часу Dt 0, пропускають амплітудно-модульовані потоки Ф`0l1 ,Ф`0l 2 і Ф`0l 3 , оптичного випромінювання, потужності вихідних амплітудно-модульованих потоків, послаблених у робочій кюветі, почергово перетворюють у постійні напруги U10, U11 і U12 протягом заданого інтервалу часу Dt 0, отримані напруги вимірюють і запам'ятовують, про дійсне значення вологовмісту досліджуваної нафти судять за рівнянням надлишкових вимірювань де k - коефіцієнт пропорційності (k=100); m хв невідома за значенням маса води; m хн - невідома за значенням маса нафти; m’хв і m’’хв - невідомі за значенням маси додаткові включення, що складаються з оптично-прозорих мікрочастинок чи сполук, ковалентно чи за інший спосіб з'єднаних з водою та з нафтою; Пристрій, що складається з мікроконтролера з блоками оперативної та перепрограмованої постійної пам'яті, цифрового відлікового пристрою, аналого-цифрового перетворювача та кодокерованого генератора трихвильового оптичного випромінювання, які з'єднані між собою і з першим портом мікроконтролера через загальну шину, обтюраторного диску, який механічно з'єднаний з ротором синхро-двигуна, входи керування якого підключені до входів-ви ходів другого порту мікроконтролера, оптично зв'язаних між собою світлодіода і фотодіода, що розташовані на протилежних сторонах обтюраторного диску з отворами, робочої кювети та кювети порівняння з вхідними та вихідними партубками, послідовно з'єднаних між собою фотоприймача з вхідною лінзою, підсилювача змінного струму і синхронного де тектора, вихід якого підключений до входу аналого-цифрового перетворювача, вхід керування синхронного 10 детектора з'єднаний з виходом підсилювачаформувача синхроімпульсів, до входів якого підключений фотодіод, оптично з'єднаний із світлодіодом, який підключений до виходу джерела струму, входи якого з'єднані з входамивиходами другого порту мікроконтролера, від відомих відрізняється тим, що в нього додатково введені першій та другий перетворювачі „температура-код", входи яких занурені, через патрубки, у нафту робочої кювети та кювети порівняння, цифрові виходи першого та другого перетворювачів „температура-код" підключені до відповідних входів-ви ходів першого порту мікроконтролера, перша і друга шторки, які механічно з'єднані, відповідно, з першим і другим кодокерованими виконавчими механізми, перше, друге, третє і четверте дзеркала та перша і друга прямокутні призми, вхідні грані першої з яких оптично з'єднані з виходом кодокерованого генератора трихвильового оптичного випромінювання та з першим і другим відбивними дзеркалами, які оптично з'єднані, відповідно, через робочу камеру і третє відбивне дзеркало, кювету порівняння та четверте відбивне дзеркало з вхідними гранями другої прямокутної призми, які теж оптично з'єднані зі входом фотоприймача з вхідною лінзою, причому перша та друга шторки розташовані між першим відбивним дзеркалом і робочою кюветою та між другим відбивним дзеркалом і кюветою порівняння. Нижче, на рисунку, зображена структурна схема пристрою для здійснення зазначеного способу, де 1 - кодокерований генератор трихвильового оптичного випромінювання (однієї з трьох довжин хвиль l1, l 2 і l 3,); 2 - джерело струму; 3 - обтюраторний диск; 4 - синхродвигун; 5 - світлодіод; 6 - фотодіод; 7 і 8 - перший і другий кодокеровані виконавчі механізми, 9 - підсилювачформувач синхроімпульсів; 10 і 11 - перша та друга прямокутні призми; 12, 13, 14 і 15 - перше, друге, третє та четверте дзеркала; 16 і 17 - перша та друга шторки; 18 - робоча кювета; 19 - кювета порівняння; 20 і 21 - вхідні патрубки робочої кювети та кювети порівняння відповідно (на рисунку вхідні клапани не показані); 22 і 23 вихідні патрубки робочої кювети та кювети порівняння відповідно (на рисунку вихідні клапани не показані); 24 і 25 - першій та другий перетворювачі „температура-код"; 26 - лінза; 27 фотоприймач; 28 - підсилювач змінного струму; 29 -синхронний детектор; 30 - аналого-цифровий перетворювач; 31 - мікроконтролер з блоками оперативної та перепрограмованої постійної пам'яті; 32 - цифровий відліковий пристрій; 33 загальна шина, що з'єднана з входами-виходами першого порту мікроконтролера З1; 34 - входивиходи другого порту мікроконтролера 31. Причому, кодокерований генератор 1 трихвильового оптичного випромінювання оптично з'єднаний через обтюраторний диск 3, що жорстко з'єднаний з синхродвигуном 4, з вхідними гранями першої прямокутної призми 10. Входи керування синхродвигуном 4 підключені до цифрових входіввиходів другого порту мікроконтролера 31, з яким з'єднані й входи джерела струму 2, до виходу 11 81536 якого підключений світлодіод 5. Вихід світлодіоду 5 через отвори обтюраторного диску 3 оптично з'єднаний зі входом фотодіода 6, що підключений до входів підсилювача-формувача синхроімпульсів 9. Вихід підсилювача-формувача синхроімпульсів 9 з'єднаний зі входом керування синхронного детектора 29. Перший і другий входи першої прямокутної призми 10 оптично зв'язані через перше і друге відбивні дзеркала 12 і 13, робочу кювету 18 і кювету порівняння 19, третє і четверте дзеркала 14 і 15 зі входами другої прямокутної призми 11 і, через лінзу 26, зі входом фотоприймача 27. Причому між першим дзеркалом 12 і входом робочої кювети 18, другим дзеркалом 13 і входом кювети порівняння 19 розташовані перша та друга шторки 16 і 17, які з'єднані з виходами першого та другого виконавчих механізмів 7 і 8, відповідно. Входи керування механізмами 7 і 8 підключені, через загальну шину 33 до цифрових входіввиходів др угого порту мікроконтролера 31. До входів-ви ходів першого порту мікроконтролера 31 підключені виходи першого та другого перетворювачів „температура-код" 24 і 25, що з'єднані, через патрубки, з робочою кюветою 18 і кюветою порівняння 19, відповідно. Кожна кювета має вхідні патрубки 20 і 21 з впускними клапанами (на рисунку не показані), для заповнення кювет нафтою, та вихідні патрубки 22 і 23 з випускними клапанами (на рисунку не показані), - для зливу нафти з кювет 18 і 19, відповідно. Вихід фотоприймача 27 через підсилювач змінного струму 28 і синхронний детектор 29 підключений до входу аналого-цифрового перетворювача 30. Виходи аналого-цифрового перетворювача 30 через загальну шин у 33 з'єднані з входами-виходами першого порту мікроконтролера 31. Входи цифрового відлікового пристрою 32 з'єднані з виходами третього порту мікроконтролера 31. Запропонований спосіб призначений для вимірювання вологовмісту нафти на трьох довжинах хвиль: l 1 ± Dl , l 2 ± Dl і l 3 ± Dl , де Dl на півширина спектру оптичного випромінювання. Це обумовлено тим, що у нафті, що досліджується, крім води є ще й невідомі за значенням маси додаткові включення, що складаються з оптично-прозорих мікрочастинок чи сполук, ковалентно чи за інший спосіб з'єднаних з водою та з нафтою. У таких випадках хвости спектральних характеристик поглинання потоку оптичного випромінювання води та нафти перетинаються між собою на довжині хвилі l2, на якій значення коефіцієнтів поглинання води і нафти дорівнюють один одному. Припустимо, що на довжині хвилі l1 має місце поглинання потужності потоку оптичного випромінювання водою, що міститься у пробі нафти; на довжині хвилі l3 - досліджуваною нафтою, а на довжині хвилі l1 - оптичнопрозорими мікрочастинками чи сполуками, ковалентно чи за інший спосіб з'єднаних з водою та з нафтою. 12 Останні, на наш погляд, можуть створювати границю розділу двох середовищ - води та нафти. Причому {l1}
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for excess measurement of oil moisture content and appliance for its implementation
Автори англійськоюKondratov Vladyslav Tymofiiovych
Назва патенту російськоюСпособ избыточных измерений влагосодержания нефти и устройство для его осуществления
Автори російськоюКондратов Владислав Тимофеевич
МПК / Мітки
МПК: G01N 1/10, G01N 21/85
Мітки: надлишкових, вимірювань, здійснення, нафти, спосіб, вологовмісту, пристрій
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/13-81536-sposib-nadlishkovikh-vimiryuvan-vologovmistu-nafti-ta-pristrijj-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб надлишкових вимірювань вологовмісту нафти та пристрій для його здійснення</a>
Наступний патент: Пристрій для вимірювання потужності лазерного випромінювання
Випадковий патент: Вагон-платформа для рулонів металевого листового прокату