1.3. Анализаторы содержания воды в нефти
Для установления количества воды, содержащейся в водонефтяной эмульсии, применяют диэлькометрические и спектрофотометрические влагомеры.
Принцип действия диэлькометрических влагомеров основан на использовании значительной разницы диэлектрической проницаемости нефти (около 2,5) и воды (80), что позволяет создать прибор с высокой чувствительностью. В таком влагомере измеряется емкость конденсатора, образованного двумя электродами, опущенными в анализируемую водонефтяную эмульсию.
Известно, что емкость конденсатора
C = Sε/d, (13)
где S - поверхность обкладок конденсатора; ε - диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; d - расстояние между обкладками.
Исследования, проведенные рядом ученых, показали, что диэлектрическая проницаемость нефти зависит от ее физико-химического состава (т.е. различна для разных нефтей), температуры, количества растворенного в ней газа. Поэтому однозначная зависимость емкости конденсатора, являющегося датчиком прибора, от количества воды в нефти может быть получена только при компенсации влияния указанных факторов.
Схема емкостного датчика влагомеров типа УВН для непрерывного измерения объемного содержания воды в потоке нефти, питаемых от сети переменного тока напряжением 220 В, приведена на рис.13.
Рисунок 13 – Влагомер типа УВН
Инфракрасный спектрофотометрический анализатор содержания воды в нефти «Фотон П», принцип действия которого основан на зависимости поглощения электромагнитных волн от концентрации исследуемого вещества и толщины образца, состоит из измерительного преобразователя с узлом подготовки пробы, блока управления и вторичного прибора. В нем осуществляется измерение отношения интенсивности излучения в прямом пучке, прошедшем через кювету с исследуемой пробой.
Луч света от источника 3 с помощью линзы 4 параллельным пучком направляется на светоделитель 6, который делит пучок на две части: одна часть направляется в рабочий канал в кювету 13, другая - в сравнительный на зеркало 5.
Обтюратор 7, вращаемый синхронным двигателем, поочередно пропускает поток излучений в один из каналов. Число секторов отбюратора и скорость его вращения подобраны так, что частота пропускания излучения равна частоте питающего напряжения.
В канале прямого излучения луч после светоделителя 6 направляется в кювету 13 через отбюратор 7 и оптический клин 7. В кювете часть излучения поглощается, часть рассеивается, часть проходит через кювету и с помощью зеркала 21 направляется на фотосопротивление 22. На это же фотосопротивление из сравнительного канала от светоделителя 18 с помощью линзы 20 подается опорное излучение. Фотосопротивление 22 включено в цепь фазочувствительного усилителя 17. К выходу усилителя подключен реверсивный двигатель 9, ось которого связана с оптическим клином 8. Ход лучей в измерительном канале следующий: рассеянное в кювете излучение собирается оптическим конденсатором 16 и с помощью линзы. Измерительный канал работает аналогично каналу прямого излучения.
В схему измерительного преобразователя входит фотореле 1 коррекции фазы, управляемое фотоэлементом 10. Поток излучения на фотоэлемент направляется из сравнительного канала от светоделителя 11. Фотореле предназначено для согласования фаз коммутации потоков излучения и питающего напряжения двигателей 9 и 28.
Измерительный преобразователь конструктивно выполнен совместно с узлом подготовки пробы и имеет взрывозащищенное исполнение при использовании взрывоопасных смесей. Внутри корпуса измерительного преобразователя монтируется узел оптических измерений, а узел подготовки пробы крепится сверху корпуса на плите.
Вторичным прибором анализатора «Фотон-П» является прибор 26 с ферродинамическим компенсатором, самопишущий, регулирующий типа ВФС. Измерительный сигнал 1 - 0 - 1 В подается на вход прибора с преобразователя типа ПФ-2 измерительного преобразователя. Выходной структурный преобразователь типа ПС предназначен для подачи унифицированного сигнала частотой 4 - 8 кГц.
Прибор, имеет два диапазона измерения влажности: 0-5 и 0-1%. Основная погрешность составляет ±6% от предела измерения. Длительность цикла измерения 5,30 и 60 мин.