Устройство экспресс-контроля содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде

Использование: для определения содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде на нефтедобывающих предприятиях. Сущность изобретения заключается в том, что устройство экспресс-контроля содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде состоит из источника лазерного излучения, проточной кюветы для анализируемого продукта, гомогенизатора, полупрозрачного делителя, размещенного между лазером и проточной кюветой, фотоприемника контроля интенсивности излучения лазера, фотоприемников для регистрации прямопрошедшего через кювету и рассеянного частицами среды излучения, прикрепленного к кювете со стороны лазера соосно с ним и имеющего центральное отверстие диаметром, равным диаметру лазерного луча, проходящего через него в кювету, блок обработки сигналов фотоприемников. Кювета, фотоприемники и полупрозрачный делитель размещены в закрытом измерительном блоке, термостатированном при постоянной температуре в диапазоне от 20 до 25°С с погрешностью ±1°С, имеющем входное отверстие для направления лазерного луча через полупрозрачный делитель в кювету. Гомогенизатор может иметь ультразвуковой принцип работы. Технический результат: обеспечение возможности определения содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде и повышение точности их измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к оптическим измерениям и технике контроля концентраций взвешенных частиц в воде и может быть использовано для определения содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде на нефтедобывающих предприятиях, а также для экологического мониторинга водных сред.

Известен детектор концентрации нефти в воде (патент США № 4201471, опубликованный в 1978 г.), который содержит рассеивающий объем, выполненный в виде полого цилиндра, закрепленный через конические переходы в разрыве трубопровода промысловых сточных вод, в котором выполнены три прозрачных окна, соединенные с помощью волоконно-оптических кабелей соответственно с лазером и двумя фотоприемниками, причем один фотоприемник служит для регистрации прямого излучения лазера, прошедшего через рассеивающий объем, а второй, окно для которого установлено под углом относительно окна для регистрации прямого излучения, для регистрации излучения, рассеянного на нефтяных частицах, при этом выходы фотоприемников через предварительные усилители, аналого-цифровой преобразователь и интерфейс подключены к входу компьютера.

Недостатками устройства являются не высокая точность измерений и определение в воде только одного показателя – содержания нефти.

Известно устройство определения концентрации нефти и нефтепродуктов в воде (а.с. № 1453272, опубликованное в 1989 г.), содержащее стабилизированный источник излучения, фотометрическую кювету, выполненную в виде цилиндрического корпуса с оптическими окнами, с входным и выходным штуцерами, фотоприемник, соединенный с блоком обработки сигналов, два электромагнитных клапана, емкость с растворителем, насос и блок коммутации, соединенный с блоком обработки сигнала, внутренний объем фотометрической кюветы выполнен в виде усеченных корпусов, на конических поверхностях которых выполнены, по крайней мере три канавки, симметричных относительно оптической оси, оптические окна расположены в вершинах усеченных конусов, выходной штуцер содержит симметричные отверстия, совпадающие с канавками на конических поверхностях, электромагнитные клапаны установлены на входе и выходе кюветы и гидравлически связаны между собой через емкость с растворителем и насос, блок коммутации электрически соединен с источником излучения и выполнен с возможностью автоматической регулировки клапанов.

Недостатками устройства являются низкая надежность и не возможность определения кроме концентрации нефти еще содержание механических частиц в подтоварной воде.

Известно устройство для определения размеров и числа частиц в жидкости (патент РФ № 2149379, опубликованный в 2000 г.), содержащее приемное устройство; оптическую систему; источник излучения; аналого-цифровой преобразователь, осуществляющий преобразование электрического сигнала с приемного устройства в цифровой код; регулярный многоэлементный световод, выполняющий функции передачи изображения анализируемой среды на приемное устройство, которое выполнено в виде двухкоординатного многоэлементного приемника излучения на основе ПЗС-матрицы; нерегулярный многоэлементный световод, выполняющий функции передачи импульса оптической подсветки в исследуемую среду; микро ЭВМ, выполняющая функции обработки цифрового сигнала, следующего на нее с аналого-цифрового преобразователя; устройство генерации импульсной подсветки, синхронизируемое с циклом накопления заряда ПЗС-матрицы.

Недостатком устройства является не возможность разделять нефтяные и механические частицы в подтоварной воде.

Общим недостатком известных устройств является определение в воде только одного показателя – содержания нефти или механических частиц. На практике для определения обоих показателей качества подтоварной воды используют сразу несколько методик анализа, что увеличивает затраты и удлиняет процесс контроля.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство «Детектор концентрации нефти в воде», патент РФ № 2308707, опубликованный в 2007 г. (прототип). Оно включает лазерный источник излучения, проточную кювету с анализируемым образцом, фотоприемник, регистрирующий прямопрошедший через кювету световой поток, фотоприемник, регистрирующий интенсивность рассеяния, расположенный перпендикулярно к нему. Лазер и фотоприемники закреплены на вращающемся с помощью двигателя столике. Устройство содержит также блоки калибровки, промывки, аварийной сигнализации и обработки сигналов фотоприемников.

Недостатком устройства является его высокая сложность, не высокая точность измерений и не возможность определения кроме концентрации нефти в воде содержания механических частиц.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении точности измерений и определения в подтоварной воде дополнительно концентрации механических частиц. Для уменьшения и усреднения размеров нефтяных шариков присутствующих в подтоварной воде ее перед измерением пропускают через гомогенизатор, который может иметь ультразвуковой принцип работы. Это обеспечивают более мелкое дробление частиц нефти, позволяет определять сразу два параметра качества подтоварной воды – содержание нефти и механических частиц. Для устранения колебаний мощности лазерного источника излучения в предложенном устройстве между лазером и проточной кюветой установлена полупрозрачная пластина, которая часть излучения лазера направляет на фотоприемник контроля мощности лазера. Зарегистрированный сигнал используется блоком обработки сигналов для корректировки измеренных сигналов фотоприемников и устраняет погрешности измерений связанные с колебаниями мощности лазера. Фотоприемник контроля рассеянного излучения, расположенный под углом 90º к направлению прямопрошедшего через проточную кювету светового потока (прототип) заменен на фотоприемник рассеянного назад лазерного излучения, который крепится непосредственно на кювете со стороны лазера соосно к нему. Фотоприемник имеет центральное отверстие диаметром равным диаметру лазерного луча, проходящего через него в кювету. Расположение и конструкция фотоприемника рассеянного назад излучения позволяет регистрировать рассеяние в углах от 100 до 180º. Это обеспечивает возможность определения через зарегистрированные сигналы концентрации сразу двух контролируемых параметров в подтоварной воде – нефти и механических частиц. Для устранения погрешностей измерения устройства из-за колебаний температуры регистрирующих фотоприемников и контролируемой среды, протекающей через кювету, фотоприемники, проточная кювета и полупрозрачная пластина размещены в блоке термостатированном при температуре 25-30ºС с погрешностью ±1°С, имеющим отверстие для ввода в него лазерного луча направленного через делитель светового потока в кювету, что также улучшает точность измерений.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого устройства, достигается за счет использования гомогенизатора подтоварной воды, полупрозрачного делителя, размещенного между лазером и проточной кюветой, фотоприемника контроля интенсивности излучения лазера, фотоприемника рассеянного излучения размещенного на кювете со стороны лазера на одной оси с ним и имеющего центральное отверстие диаметром равным диаметру лазерного луча для прохода через него в кювету. Кювета, фотоприемники и полупрозрачный делитель размещены в закрытом измерительном блоке, термостатированном при постоянной температуре в диапазоне от 20 до 25°С с погрешностью ±1°С, имеющим входное отверстие для направления лазерного луча через полупрозрачный делитель в кювету. Гомогенизатор может представлять собой ультразвуковое устройство.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков является существенной и необходимой для достижения поставленной цели.

Сущность изобретения устройства поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит лазерный источник излучения 1, полупрозрачный делитель лазерного светового потока 2, фотоприемник контроля мощности лазера 3, фотоприемник регистрации рассеянного назад лазерного излучения частицами нефти и механических примесей 4, проточную кювету 5, гомогенизатор 6, фотоприемник 7, регистрирующий прямопрошедший через кювету световой поток, электронный блок обработки сигналов фотоприемников 8 и термостатированный блок 9.

Устройство работает следующим образом. Лазерное излучение от лазера 1 направляют на полупрозрачный делитель лазерного светового потока 2, который часть излучения направляет на фотоприемник 3, для контроля мощности лазера, прошедший через делитель световой поток попадает через центральное отверстие в фотоприемнике 4 в проточную кювету 5, через которую прокачивают пробу подтоварной воды прошедшую через гомогенизатор 6. Рассеянное назад частицами нефти и механических примесей лазерное излучение регистрируют фотоприёмником 4, а прямопрошедший через кювету лазерный луч регистрируется фотоприемником 7. Сигналы от фотоприемников 3, 4 и 7 поступают в блок обработки 8, который преобразует их в количественное содержание нефти и механических частиц в подтоварной воде. При этом кювета, фотоприемники и полупрозрачный делитель размещены в закрытом измерительном блоке 9 термостатированном при постоянной температуре в диапазоне от 25 до 30°С с погрешностью ±1°С, имеющим входное отверстие для направления лазерного луча через полупрозрачный делитель в кювету, что обеспечивает одинаковую температуру у всех регистрирующих фотоприемников и протекающей через кювету контролируемой пробы подтоварной воды.

Таким образом, представленное изобретение позволяет повысить точность измерений и контролировать содержание нефти и механических частиц в подтоварной воде.

1. Устройство экспресс-контроля содержания нефти в подтоварной воде, состоящее из источника лазерного излучения, проточной кюветы для анализируемого продукта, фотоприемников для регистрации прямопрошедшего через кювету и рассеянного частицами среды излучения блока обработки сигналов фотоприемников, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений и определения дополнительно в подтоварной воде механических примесей оно содержит гомогенизатор подтоварной воды, полупрозрачный делитель, размещенный между лазером и проточной кюветой, фотоприемник контроля интенсивности излучения лазера, фотоприемник рассеянного излучения, прикрепленный к кювете со стороны лазера соосно с ним и имеющий центральное отверстие диаметром, равным диаметру лазерного луча, проходящего через него в кювету, фотоприемники, кювета и полупрозрачный делитель размещены в закрытом измерительном блоке, термостатированном при постоянной температуре в диапазоне от 20 до 25°С с погрешностью ±1°С, имеющем входное отверстие для направления лазерного луча через полупрозрачный делитель в кювету.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гомогенизатор представляет собой ультразвуковое устройство.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования физических характеристик дисперсных сред с помощью оптических методов и может быть использовано для диагностики топливных форсунок. Заявленный способ включает регистрацию изображений и обработку данных (изображений).

Изобретение относится к способу контроля и анализа отложения в системе промышленного водоснабжения. Заявленный способ анализа отложения на подложке, находящейся в контакте с промышленной водой в системе промышленного водоснабжения, включает нагрев подложки в то время, когда подложка находится в контакте с промышленной водой в системе промышленного водоснабжения, до температуры выше температуры промышленной воды с образованием тем самым отложения на подложке; создание серии цифровых изображений подложки в то время, когда подложка находится в контакте с промышленной водой в системе промышленного водоснабжения; выявление элемента отложения на каждом из серии цифровых изображений подложки; и анализ элемента отложения на каждом из серии цифровых изображений подложки для определения характера изменения образования отложения на подложке в системе промышленного водоснабжения.

Настоящее изобретение относится к системе и способу анализа отходящего газа установки для получения мочевины, а также к установке для получения мочевины, оснащенной системой для анализа отходящего газа. Система (2) для анализа отходящего газа установки (1) для получения мочевины включает рамановский спектроскоп (22); пробоотборный патрубок (24), который соединяет спектроскоп (22) с магистралью (20) установки (1) для получения мочевины, для проведения анализируемого потока (25) образца газа из магистрали (20) в спектроскоп (22); и устройство (26) регулирования температуры, управляемое температурным контроллером (27) и воздействующее по меньшей мере на один участок (28) термообработки патрубка (24) для корректирования температуры потока (25) образца, циркулирующего в патрубке (24).

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении удаленного обнаружения загрязнения на поверхности моря.

Изобретение относится к способу контроля содержания твердого компонента в сырьевом потоке, поступающем в реактор, в системе производства полимера (варианты), где один из вариантов включает: (a) измерение мутности сырьевого потока, поступающего в реактор, причем сырьевой поток, поступающий в реактор, содержит твердый компонент каталитической системы полимеризации; и (b) преобразование мутности сырьевого потока, поступающего в реактор, в концентрацию твердого компонента в сырьевом потоке, поступающем в реактор; причем преобразование мутности сырьевого потока, поступающего в реактор, в концентрацию твердого компонента в сырьевом потоке, поступающем в реактор, включает использование калибровочной кривой с известными значениями концентрации твердого компонента в зависимости от измеренной мутности.

Изобретение относится к области оптического контроля трубопроводов. Устройство для определения присутствия жидкости в газовых трубопроводах высокого давления содержит смотровое стекло, обеспечивающее входное окно во внутреннюю часть трубопровода, один или большее количество источников света, светочувствительный датчик для приема и измерения света, отраженного из внутренней части трубопровода и прошедшего через смотровое стекло, и процессор для автоматического определения присутствия жидкости на основе измеренного отраженного света.

Изобретение относится к установке для исследования физических процессов, в частности для исследования динамики разрушения сферического макрообъема жидкости при свободном падении в воздухе. Установка включает тонкостенную эластичную оболочку, наполненную жидкостью, устройство для прокалывания стенки оболочки и систему визуализации процесса разрушения.

Изобретение относится к области разработки способов и устройств для лабораторных исследований физических процессов, в частности для исследования закономерностей движения облака твердых частиц в вязкой жидкости. Способ исследования осаждения сферического облака полидисперсных твердых частиц в вязкой жидкости включает перемешивание частиц путем воздействия ультразвуковых колебаний в погруженном в жидкость сферическом контейнере, выполненном в виде двух вложенных друг в друга полусферических оболочек с возможностью его открытия при вращении одной из оболочек вокруг оси симметрии, введение частиц в кювету с вязкой жидкостью, выполненную из прозрачного материала, и визуализацию процесса осаждения частиц, отличается тем, что сферический контейнер, выполненный из сплошных оболочек, предварительно заполняют водой, перемешивают полидисперсные частицы с водой, причем в процессе перемешивания постепенно вытесняют воду из контейнера вязкой жидкостью с коэффициентом динамической вязкости, соответствующим вязкости жидкости в кювете, при этом время вытеснения воды вязкой жидкостью и время открытия контейнера выбирают в соответствии с соотношениямиτ1≥(3÷5) минут, а начальную концентрацию частиц в облаке определяют по формуле где τ1 - время вытеснения воды из контейнера с вязкой жидкостью, с; τ2 - время открытия контейнера, с; Dk - диаметр контейнера, м; μl - коэффициент динамической вязкости жидкости, Па⋅с; ρр - плотность материала частиц, кг/м3.

Группа изобретений относится к добыче алмазов. Способ идентификации присутствия частично высвобожденных алмазов в потоке материала включает следующие операции: освещают материал пучком многоволнового излучения, включающим в себя по меньшей мере один пучок монохроматического коротковолнового ИК (КВИК) излучения лазера и по меньшей мере один ИК лазерный пучок, частично рассеиваемый материалом.

Изобретение относится к приборам для измерения переменных величин, а именно для измерения интенсивности кавитации, например, при обработке гетерогенных смесей органического происхождения. Предложено устройство для регистрации интенсивности кавитации, включающее блок питания, фотоэлектронный умножитель, предварительный усилитель, основной усилитель импульсов, счетчик импульсов, светонепроницаемую камеру со шторкой, блок управления шторкой, снабженной емкостью для исследуемого объекта, окном над емкостью.

Использование: для исследования оптической плотности текущей жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что определяют формативный параметр β по разности нормированных выходных сигналов с фотодиодных линеек, которые соответствуют максимумам интенсивности рассеянного лазерного излучения, прошедшего через замкнутую кювету с эталонной жидкостью, обладающей известным показателем преломления nc, и проточную кювету с исследуемой жидкостью, показатель преломления которой необходимо контролировать, устанавливают влияние изменения оптической плотности на погрешность измерения показателя преломления текущей среды , при этом проточная кювета находится внутри замкнутой кюветы, обе кюветы имеют цилиндрическую форму, обеспечивающую максимальное соприкосновение стенок, что обеспечивает максимальный теплообмен для выравнивания температур, которые контролируются датчиками температуры, размещенными внутри кювет, подключенными к устройствам обработки, информация от этих устройств поступает в устройство обработки и управления, для окончательной обработки данных применяется ноутбук, в котором размещены градуировочные таблицы показателя преломления эталонной жидкости от температуры, замкнутая и проточная кюветы размещены в вертикальном положении, лазерное излучение поступает на боковую грань кюветы под прямым углом, перед замкнутой кюветой устанавливается призма Дове, которая у половины лазерного пучка, вышедшего из коллиматора, изменяет направление, после прохождения замкнутой и проточной кюветы рассеянное лазерное излучение поступает на делительную призму, использование которой обеспечивает разделение световых потоков, в результате чего одна часть светового потока уменьшает амплитуду сигнала первой фотодиодной линейки и увеличивает освещенность второй, другая часть светового потока увеличивает амплитуду сигнала первой фотодиодной линейки и уменьшает - второй фотодиодной линейки, измеряя после обработки сигналов их значения по полученным данным, используя определенное соотношение, определяют значение изменения оптической плотности текущей жидкости. Технический результат: повышение точности определения изменения оптической плотности текущей жидкости. 5 ил.
Наверх