RU2308707C2 - Детектор концентрации нефти в воде - Google Patents
Детектор концентрации нефти в воде Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308707C2 RU2308707C2 RU2005124888/28A RU2005124888A RU2308707C2 RU 2308707 C2 RU2308707 C2 RU 2308707C2 RU 2005124888/28 A RU2005124888/28 A RU 2005124888/28A RU 2005124888 A RU2005124888 A RU 2005124888A RU 2308707 C2 RU2308707 C2 RU 2308707C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scattering volume
- photodetectors
- oil
- water
- detector
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 49
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтедобывающей, химической и другим отраслям промышленности, в которых используются устройства для анализа качества воды, в частности определения концентрации нефти в промысловых сточных водах, используемых в технологическом процессе их очистки и подготовки для обратной закачки в пласт. Детектор состоит из рассеивающего объема 1, выполненного в виде полого цилиндра и соединенного с трубопроводом 2 через входной 3 и выходной 4 конические переходы, закрепленного на рассеивающем объеме 1 кожуха 5, внутри которого расположены источник лазерного излучения 6, два фотоприемника 7 и 8 и два предварительных усилителя 9 и 10. Детектор содержит также компьютер 13, блок аварийной сигнализации 14, блок калибровки 15 и блок промывки 16. Часть 20 рассеивающего объема 1, находящаяся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, выполнена прозрачной для лазерного излучения. На части 22 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его дну 23, последовательно от дна 23 закреплено основание 17 и посажен поворотный столик 18 с возможностью вращения в плоскости 24, перпендикулярной оси 25 рассеивающего объема 1. Техническим результатом является повышение точности определения концентрации нефти в воде и упрощение конструкции детектора. 5 ил.
Description
Техническое решение относится к нефтедобывающей, химической и другим отраслям промышленности, в которых используются устройства для анализа качества воды, в частности определения концентрации нефти в промысловых сточных водах, используемых в технологическом процессе их очистки и подготовки для обратной закачки в пласт.
Известен детектор концентрации нефти в воде (см. Патент США №4201471 «Детектор концентрации нефти», G01N 21/00, 11.08.1978), 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 α1 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.
Работа детектора концентрации нефти в воде заключается в том, что через протекающие в рассеивающем объеме промысловые сточные воды пропускают излучение лазера, причем на одном фотоприемнике регистрируется прошедшее прямое излучения лазера, а на втором - рассеянное на нефтяных частицах. Зарегистрированные сигналы через предварительные усилители, аналого-цифровой преобразователь и интерфейс поступают на компьютер, в котором по заданным измерительным характеристикам и алгоритмам определяется концентрация нефти в воде.
Известен детектор концентрации нефти в воде (см. Патент США №4265535 «Метод и детектор для определения концентрации нефти в воде», G01N 21/00, 05.05.1981), 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 кольцевой объем, а второй, окно для которого установлено под углом α1 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, в котором введено дополнительное окно, соединенное через волоконно-оптический кабель с дополнительным фотоприемником рассеянного света, при этом дополнительное окно расположено под углом α2>α1, причем α1<40°, а α2>40°.
Работа указанного детектора концентрации нефти в воде аналогична работе предыдущего детектора. Улучшение точности измерения связано с тем, что первый фотоприемник рассеянного света регистрирует излучение от всех типов частиц, а второй - только от нефтяных.
Прототипом технического решения является детектор нефти в воде (см. Патент США №4672216 «Метод и детектор для определения концентрации нефти в воде», G01N 21/00, 06.09.1987), который содержит рассеивающий объем, выполненный в виде полого цилиндрического тела, закрепленный через конические переходы в разрыве трубопровода промысловых сточных вод, блок промывки, блок калибровки и блок аварийной сигнализации, имеющие входы управления включением/выключением, подключенные через соответствующие выходы интерфейса к выходу компьютера, в рассеивающем объеме выполнено N прозрачных окон, в которые вставлены лазер и N-1 фотоприемников, причем один фотоприемник служит для регистрации прямого излучения лазера, прошедшего через кольцевой объем, а остальные N-2 для регистрации излучения, рассеянного на нефтяных частицах, при этом окна для них установлены под углами 0<αN-1<90° относительно окна для регистрации прямого излучения, а выходы фотоприемников через предварительные усилители, коммутатор, усилители с детектором фазы, аналого-цифровой преобразователь и интерфейс подключены к входу компьютера, при этом лазер, фотоприемники, предварительные усилители и рассеивающий объем помещены в защитный кожух.
Работа детектора концентрации нефти в воде заключается в том, что через протекающие в рассеивающем объеме промысловые сточные воды пропускают излучение лазера, причем на одном фотоприемнике регистрируется прошедшее прямое излучения лазера, а на остальных N-2 фотоприемниках - рассеянное на нефтяных частицах. Зарегистрированные сигналы поочередно через предварительные усилители, коммутатор и усилители с детектором фазы, аналого-цифровой преобразователь и интерфейс поступают на компьютер, в котором по заданным измерительным характеристикам и алгоритмам определяется концентрация нефти в воде.
Если по сигналам с выходов фотоприемников в течение заданного времени определяется концентрация нефти, превышающая предельно допустимую концентрацию (ПДК) нефти в воде, то с выхода компьютера через выход интерфейса на вход управления включением/выключением блока аварийной сигнализации выдается сигнал, включающий аварийную сигнализацию. При этом перекрывается трубопровод, после чего принимаются специальные меры по выяснению и устранению причин превышения в воде ПДК нефти. К одной из таких мер относится калибровка оптического канала и промывка рассеивающего объема, которые проводятся как в аварийной ситуации, так и с определенным регламентным интервалом времени.
В случае аварийной ситуации после перекрытия трубопровода с выхода компьютера через выход интерфейса на вход управления включением/выключением блока калибровки выдается сигнал, включающий процесс калибровки детектора концентрации нефти в воде. При этом рассеивающий объем заполняется чистой водой, сигналы с выходов фотоприемников обрабатываются в компьютере, где сравниваются с ранее заложенными калибровочными сигналами.
Если по сигналам в рассеивающем объеме определяется превышение ПДК нефти в воде, что свидетельствует о загрязнении окон, то с выхода компьютера через выход интерфейса на вход управления включением/выключением блока промывки выдается сигнал, включающий процесс промывки рассеивающего объема, который заключается в кратковременном создании высокого давления и скорости потока чистой воды, позволяющих очистить окна. После промывки окон производится калибровка оптического канала детектора концентрации нефти в воде и запоминание в компьютере новых калибровочных значений с пересчетом измерительных характеристик. После окончания процедур калибровки оптического канала и промывки рассеивающего объема с выхода компьютера через выход интерфейса на вход управления включением/выключением блока калибровки, блока промывки и блока аварийной сигнализации поступает сигнал отключения, трубопровод открывается, и детектор переходит в режим измерения.
Если по сигналам в рассеивающем объеме превышение ПДК нефти в воде не определяется, что свидетельствует о загрязнении сточных вод, принимаются другие меры, предусмотренные технологическим процессом очистки. Детектор концентрации нефти в воде не включается и находится в состоянии аварийного отключения до полного устранения причин. После устранения причин загрязнения вод производится процесс калибровки, аналогичный описанному выше, после чего с выхода компьютера через выходы интерфейса на входы управления включением/выключением блока аварийной сигнализации поступает сигнал отключения, трубопровод открывается, и детектор переходит в режим измерения.
В случае регламентного обслуживания процессы калибровки оптического канала и промывки рассеивающего объема проходят аналогично, с той лишь разницей, что по сигналам с фотоприемников определяется необходимость промывки окон. После окончания процедур калибровки оптического канала и возможной промывки рассеивающего объема с выхода компьютера через выходы интерфейса на входы управления включением/выключением блока калибровки и блока промывки поступает сигнал отключения, трубопровод открывается, и детектор переходит в режим измерения.
Недостатком прототипа является недостаточно точное определение концентрации нефти в воде, определяемое разбросом параметров преобразования фотоприемников и коэффициентов усиления предварительных усилителей раздельно для каждого из N-2 фотоприемников рассеянного света и их изменениями, вызванными дрейфами токов фотоприемников и предварительных усилителей, а также сложность конструкции, определяемая наличием значительного количества фотоприемников и специальной системы сбора с них информации (коммутатор, детектор фазы).
Решаемая техническая задача в предлагаемом техническом решении заключается в повышении точности определения концентрации нефти в воде и упрощении конструкции детектора.
Решаемая техническая задача в детекторе концентрации нефти в воде, содержащем рассеивающий объем, выполненный в виде полого цилиндра и соединенный с трубопроводом через входной и выходной конические переходы, закрепленный на рассеивающем объеме кожух, внутри которого расположены источник лазерного излучения, два фотоприемника и два предварительных усилителя, причем выход первого фотоприемника соединен с входом первого предварительного усилителя, а выход второго фотоприемника - с входом второго предварительного усилителя, аналого-цифровой преобразователь, интерфейс, компьютер, блок аварийной сигнализации, блок калибровки и блок промывки, причем выход компьютера через соответствующие выходы интерфейса соединен с имеющимися у блока аварийной сигнализации, блока калибровки и блока промывки входами управления включением/выключением, а выходы первого и второго предварительных усилителей через соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя и интерфейса подключены к входу компьютера, достигается тем, что в него введены основание, поворотный столик и двигатель, часть рассеивающего объема, расположенная в кожухе ближе к его крышке, выполнена прозрачной для лазерного излучения, а на части рассеивающего объема, расположенной в кожухе ближе к его дну, последовательно от дна закреплено основание и посажен поворотный столик с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси рассеивающего объема, на основании закреплены двигатель, вал которого связан с поворотным столиком, и фотоприемники, а на поворотном столике - источник лазерного излучения, при этом фотоприемники и источник лазерного излучения установлены так, что оптические оси фотоприемников и источника лазерного излучения перпендикулярны оси рассеивающего объема и лежат в плоскости срединного поперечного сечения части рассеивающего объема, находящейся в кожухе ближе к его крышке, угол между оптическими осями фотоприемников составляет 90°, расстояния до оси рассеивающего объема для фотоприемников равны и больше, чем для источника лазерного излучения, а кожух с внутренней стороны покрыт материалом, способным поглощать лазерное излучение.
На фиг.1 схематично изображен детектор концентрации нефти в воде (передняя крышка кожуха снята).
На фиг.2 и 3 изображены сигналограммы выходного напряжения фотоприемников за один оборот поворотного столика.
На фиг.4 изображена зависимость амплитуды выходного напряжения фотоприемников от концентрации нефтяных частиц в рассеивающем объеме при выборе углов наблюдения, соответствующих 30° и 45°.
На фиг.5 изображена зависимость амплитуды выходного напряжения фотоприемников от концентрации нефтяных частиц в рассеивающем объеме при выборе углов наблюдения, соответствующих 90° и 135°.
Детектор концентрации нефти в воде (фиг.1, 2, 3, 4 и 5) состоит из рассеивающего объема 1, выполненного в виде полого цилиндра и соединенного с трубопроводом 2 через входной 3 и выходной 4 конические переходы, закрепленного на рассеивающем объеме 1 кожуха 5, внутри которого расположены источник лазерного излучения 6, два фотоприемника 7 и 8 и два предварительных усилителя 9 и 10, причем выход первого фотоприемника 7 соединен с входом первого предварительного усилителя 9, а выход второго фотоприемника 8 - с входом второго предварительного усилителя 10, аналого-цифрового преобразователя 11, интерфейса 12, компьютера 13, блока аварийной сигнализации 14, блока калибровки 15 и блока промывки 16. При этом выход компьютера 13 через соответствующие выходы интерфейса 12 соединен с имеющимися у блока аварийной сигнализации 14, блока калибровки 15 и блока промывки 16 входами управления включением/выключением, а выходы первого 9 и второго 10 предварительных усилителей через соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 11 и интерфейса 12 подключены к входу компьютера 13. В детектор введены основание 17, поворотный столик 18 и двигатель 19. Часть 20 рассеивающего объема 1, находящаяся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, выполнена прозрачной для лазерного излучения. Ее высота от крышки 21 кожуха 5 составляет 1/8 от высоты кожуха 5 и определяется диаметром рассеянного лазерного излучения, технологией изготовления и крепления в теле рассеивающего объема 1. На части 22 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его дну 23, последовательно от дна 23 закреплено основание 17 и посажен поворотный столик 18 с возможностью вращения в плоскости 24, перпендикулярной оси 25 рассеивающего объема 1. Высота части 22 рассеивающего объема 1 от дна 23 равна 7/8 от высоты кожуха 5. На основании 17 закреплены двигатель 19, вал 26 которого связан с поворотным столиком 18, и фотоприемники 7 и 8, а на поворотном столике 18 - источник лазерного излучения 6. При этом фотоприемники 7 и 8 и источник лазерного излучения 6 установлены так, что оптические оси 27, 28 и 29 соответственно фотоприемников 7 и 8 и источника лазерного излучения 6 перпендикулярны оси 25 рассеивающего объема 1 и лежат в плоскости срединного поперечного сечения 30 части 20 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, угол между оптическими осями 27 и 28 фотоприемников 7 и 8 составляет 90°, расстояния до оси 25 рассеивающего объема 1 для фотоприемников 7 и 8 равны и больше, чем для источника лазерного излучения 6, а кожух 5 с внутренней стороны покрыт материалом, способным поглощать лазерное излучение.
Привод валом 26 двигателя 19 поворотного столика 18, выполненный в виде ременной передачи 31, и посадка поворотного столика 18 на часть 22 рассеивающего объема 1, находящуюся в кожухе 5 ближе к его дну 23, выполненная на базе подшипника 32, на фиг.1 показаны условно. Исполнительные органы блока промывки 16, блока калибровки 15 и блока аварийной сигнализации 14 и их установка на фиг.1 условно не показаны и соответствуют используемым в прототипе.
Плоскость 24, перпендикулярная оси 25 рассеивающего объема 1, плоскость срединного поперечного сечения 30 части 20 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, а также ось фотоприемника 7 показаны как проекции на плоскость фиг.1.
Все электронные и электромеханические блоки и узлы, входящие в состав детектора концентрации нефти в воде, имеют систему электропитания, которая на фиг.1 условно не показана.
На фиг.2 и 3 изображены сигналограммы выходного напряжения фотоприемников 7 и 8 за один оборот поворотного столика 18, определяемый расстоянием между максимальными зарегистрированными пиками - амплитуды, соответствующими прямому лазерному излучению, прошедшему через часть 20 рассеивающего объема 1, находящуюся в кожухе 5 ближе к его крышке 21. Остальные значения амплитуд сигналограммы между пиками соответствуют рассеянному на нефтяных частицах лазерному излучению в диапазоне углов 0°<α<360°. Зона сигналограмм в области обратнорассеянного излучения 180°±5°, характеризующаяся некоторым подъемом амплитуды и провалом, обусловлена перекрытием оси источника лазерного излучения фотоприемниками.
На фиг.4 изображены зависимости амплитуды выходного напряжения фотоприемника 7 или 8 от концентрации нефти в части 20 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, при выборе углов наблюдения, соответствующих 30° и 45°. Они представляют собой пример измерительных характеристик детектора при измерении малых концентраций нефти в воде (до 50 мг/л).
На фиг.5 изображены зависимости амплитуды выходного напряжения фотоприемника 7 или 8 от концентрации нефти в части 20 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, при выборе углов наблюдения, соответствующих 90° и 135°. Они представляют собой пример измерительных характеристик детектора при измерении больших концентраций нефти в воде (от 50 до 300 мг/л).
Рассмотрим работу детектора концентрации нефти в воде.
Промысловая вода, протекающая по трубопроводу 2, поступает в часть 20 рассеивающего объема 1, находящуюся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, которая выполнена прозрачной для лазерного излучения. Вода в части 20 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, освещается источником лазерного излучения 6. Лазерное излучение, прошедшее через воду в верхней части 20 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, и рассеянное нефтяными частицами, находящимися в воде, регистрируется фотоприемниками 7 и 8. При вращении поворотного столика 18 каждый из фотоприемников 7 и 8 последовательно регистрирует лазерное излучение, прошедшее через верхнюю часть 20 рассеивающего объема 1, находящуюся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, и рассеянное на частицах нефти, причем сигнал с фотоприемника 8 отстает по фазе от сигнала с фотоприемника 7 на 90°. При вращении последовательно изменяется угол, при котором регистрируется излучение.
На фиг.2 и 3 изображены сигналограммы выходного напряжения фотоприемников 7 и 8 за один оборот поворотного столика 18, определяемый расстоянием между максимальными зарегистрированными пиками амплитуды, соответствующими прямому лазерному излучению, прошедшему через верхнюю часть 20 рассеивающего объема 1, находящуюся в кожухе 5. Остальные значения амплитуд сигналограммы между пиками соответствуют рассеянному на нефтяных частицах лазерному излучению в диапазоне углов 0°<α<360°.
При угле 0° (источник лазерного излучения 6 и фотоприемник 7 находятся напротив друг друга) фотоприемник 7 регистрирует прямое прошедшее излучение, а фотоприемник 8 - рассеянное излучение под углом 90°. При угле 90° (источник лазерного излучения 6 и фотоприемник 8 находятся напротив друг друга) уже фотоприемник 8 регистрирует прямое излучение, а фотоприемник 7 - рассеянное.
При этом зона сигналограммы в области обратнорассеянного излучения 180°±5° (для фотоприемника 7) и 270°±5° (для фотоприемника 8) при обработке сигналограмм в компьютере 13 не учитывается.
Зарегистрированные сигналы с фотоприемников 7 и 8 соответственно через предварительные усилители 9 и 10, соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 11 и интерфейса 12 поступают на вход компьютера 13, в котором по заданным измерительным характеристикам и алгоритму, приведенному в Приложении 1, определяются поправочные коэффициенты на загрязнение окон, концентрация нефти в воде, превышение ею ПДК и длительность превышения.
Алгоритм обработки сигнала фотоприемников 7 и 8 в компьютере 13 приведен в Приложении 1.
Компьютер 13 принимает данные с выхода фотоприемников 7 и 8, поступившие на его вход через предварительные усилители 9 и 10, входы аналого-цифрового преобразователя 11 и интерфейса 12. После этого сигнал с фотоприемника 7 задерживается на 90° и сравнивается с сигналом с фотоприемника 8. В результате сравнения находятся поправочные коэффициенты как функция от угла между фотоприемником 7 и источником лазерного излучения 6, характеризующие распределение загрязнения вдоль окна прозрачности - часть 20 рассеивающего объема 1. Далее соответствующие коэффициенты умножаются на соответствующее значение амплитуд сигнала с выхода фотоприемника 8 в углах поправки. После этого по заданным углам производится сравнение этого результата (инвариантного к загрязнению окна прозрачности - части 20 рассеивающего объема 1) с измерительными характеристиками, представленными на фиг.4 и фиг.5. По результатам сравнения определяется концентрация нефти в воде, результаты измерений сохраняются. Далее определяется превышение измеренной концентрацией ПДК, например 100 мг/л, и длительность превышения, например 1 минута. Если условия превышения по ПДК и длительности превышения выполняются, компьютер 13 сигнализирует об этом. В случае превышения предельно допустимого значения компьютер 13 переходит к программе устранения причин превышения, в которой используются блок аварийной сигнализации 14, блок калибровки 15 и блок промывки 16.
Алгоритм включения и выключения компьютером 13 блоков аварийной сигнализации 14, калибровки 15 и промывки 16 в случае аварийной ситуации и в случае регламентных работ приведен в Приложении 2.
Если по сигналу с выхода фотоприемников 7 или 8 в течение заданного времени ΔT, например 1 минута, определяется концентрация нефти К, превышающая предельно допустимую концентрацию (ПДК) нефти в воде, то с выхода компьютера 13 через выход интерфейса 12 на вход управления включением/выключением блока аварийной сигнализации 14 выдается сигнал, включающий аварийную сигнализацию. При этом перекрывается трубопровод 2, после чего принимаются специальные меры по выяснению и устранению причин превышения в воде ПДК нефти.
К таким мерам относятся калибровка оптического канала и промывка рассеивающего объема 1, которые проводятся как в аварийной ситуации, так и с определенным регламентным интервалом времени Т.
Аналогично в случае превышения предельно допустимого значения поправочного коэффициента компьютер 13 переходит к мерам устранения причин превышения, в которых используются блок калибровки 15 и блок промывки 16.
В случае аварийной ситуации после перекрытия трубопровода 2 с выхода компьютера 13 через выход интерфейса 12 на вход управления включением/выключением блока калибровки 15 выдается сигнал, включающий процесс калибровки детектора концентрации нефти в воде. При этом рассеивающий объем 1 заполняется чистой водой, сигналы с выходов фотоприемников 7 и 8 через предварительные усилители 9 и 10, соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 11 и интерфейса 12 поступают на вход компьютера 13, где сравниваются с ранее заложенными калибровочными значениями. Если по сигналу в части 20 рассеивающего объема 1, находящейся в кожухе 5 ближе к его крышке 21, определяется превышение предельно допустимого значения поправочного коэффициента, то с выхода компьютера 13 через выход интерфейса 12 на вход управления включением/выключением блока промывки 16 выдается сигнал, включающий процесс промывки рассеивающего объема 1, который заключается в кратковременном создании высокого давления и скорости потока чистой воды, позволяющих очистить рассеивающий объем 1. После промывки рассеивающего объема 1 производится калибровка оптического канала детектора концентрации нефти в воде и запоминание в компьютере 13 новых калибровочных значений с пересчетом измерительных характеристик. После окончания процедур калибровки оптического канала и промывки рассеивающего объема 1 с выхода компьютера 13 через выход интерфейса 12 на входы управления включением/выключением блока калибровки 15, блока промывки 16 и блока аварийной сигнализации 14 поступает сигнал отключения, трубопровод 2 открывается, и детектор переходит в режим измерения.
В случае регламентного обслуживания процессы калибровки оптического канала и промывки рассеивающего объема 1 проходят аналогично, с той лишь разницей, что по сигналам с фотоприемников 7 и 8 определяется необходимость промывки рассеивающего объема 1. После окончания процедур калибровки оптического канала и промывки рассеивающего объема 1 с выхода компьютера 13 через выход интерфейса 12 на входы управления включением/выключением блока калибровки 15 и блока промывки 16 поступает сигнал отключения, трубопровод 2 открывается, и детектор переходит в режим измерения.
Для реализации устройства могут быть использованы: источник лазерного излучения 6 на базе лазерного диода ближнего инфракрасного диапазона мощностью 1-3 мВт; фотоприемники 7 и 8 на базе фотодиода КФДН с оптической системой, обеспечивающей узкое поле зрения; предварительные усилители 9 и 10 на базе AD823; аналого-цифровой преобразователь 11 и интерфейс 12 - устройства ввода/вывода данных фирмы «Advantech» серии ADAM-5000; компьютер 13 - PC AT 386 и выше, либо любой PC-совместимый промышленный компьютер, блок аварийной сигнализации 14, блок калибровки 15, блок промывки 16 аналогичны приведенным в прототипе.
По сравнению с прототипом детектора концентрации нефти в воде возможность работы по полной индикатрисе рассеяния нефтяных частиц позволяет расширить диапазон измерительного преобразования, более точно определять их количественные значения как при малых, так и при больших концентрациях, исключить влияние на данные измерений наличия в воде не нефтяных частиц, а также получить результат, инвариантный к загрязнению окон прозрачности рассеивающего объема. При этом определение малых концентраций нефти (до 50 мг/л) проводится по малым углам рассеяния (30° и 45°), определение больших концентрации (от 50 до 300 мг/л) - по большим углам рассеяния (90° и 135°). Наличие значительного объема данных, превышающего аналогичный показатель для других детекторов за счет их накопления, возможность получения информации с большего числа углов, чем в других детекторах, при похожих схемах построения оптических каналов позволяют получить более высокую точность измерений.
Поскольку линейная скорость вращения источника лазерного излучения позволяет получить сигнал практически с «неподвижных» нефтяных частиц, то можно говорить о многофункциональности предложенного детектора концентрации нефти в воде. В точках 0° и 90° реализуется логометр, в области 180° и 270° реализуется рефлектометр, в других областях многоугловой нефелометр и малоугловой турбидиметр. При этом наличие двух фотоприемников позволяет учесть загрязнение окон в любой точке, аналогично четырехлучевой схеме логометра.
Использование двух фотоприемников, заменяющих их большое количество в прототипе, позволяет значительно упростить оптическую схему устройства и уменьшить влияние помеховых факторов, возникающих при поочередной обработке сигналов с каждого фотоприемника через коммутатор, перестраиваемые усилители и. т.д.
Испытания опытного детектора показали, что возможность измерения полной индикатрисы рассеяния с помощью вращающегося источника лазерного излучения позволила, как минимум, в 4-5 раз повысить точность измерений по сравнению с указанным прототипом и получить результат, инвариантный к загрязнению окон прозрачности рассеивающего объема.
Claims (1)
- Детектор концентрации нефти в воде, содержащий рассеивающий объем, выполненный в виде полого цилиндра и соединенный с трубопроводом через входной и выходной конические переходы, закрепленный на рассеивающем объеме кожух, внутри которого расположены источник лазерного излучения, два фотоприемника и два предварительных усилителя, причем выход первого фотоприемника соединен с входом первого предварительного усилителя, а выход второго фотоприемника с входом второго предварительного усилителя, аналого-цифровой преобразователь, интерфейс, компьютер, блок аварийной сигнализации, блок калибровки и блок промывки, причем выход компьютера через соответствующие выходы интерфейса соединен с имеющимися у блока аварийной сигнализации, блока калибровки и блока промывки входами управления включением/выключением, а выходы первого и второго предварительных усилителей через соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя и интерфейса подключены к входу компьютера, отличающийся тем, что в него введены основание, поворотный столик и двигатель, часть рассеивающего объема, расположенная в кожухе ближе к его крышке, выполнена прозрачной для лазерного излучения, а на части рассеивающего объема, расположенной в кожухе ближе к его дну, последовательно от дна закреплено основание и посажен поворотный столик с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси рассеивающего объема, на основании закреплены двигатель, вал которого связан с поворотным столиком, и фотоприемники, а на поворотном столике - источник лазерного излучения, при этом фотоприемники и источник лазерного излучения установлены так, что оптические оси фотоприемников и источника лазерного излучения перпендикулярны оси рассеивающего объема и лежат в плоскости срединного поперечного сечения части рассеивающего объема, находящейся в кожухе ближе к его крышке, угол между оптическими осями фотоприемников составляет 90°, расстояния до оси рассеивающего объема для фотоприемников равны и больше, чем для источника лазерного излучения, а кожух с внутренней стороны покрыт материалом, способным поглощать лазерное излучение.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124888/28A RU2308707C2 (ru) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Детектор концентрации нефти в воде |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124888/28A RU2308707C2 (ru) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Детектор концентрации нефти в воде |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005124888A RU2005124888A (ru) | 2007-02-10 |
| RU2308707C2 true RU2308707C2 (ru) | 2007-10-20 |
Family
ID=37862323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005124888/28A RU2308707C2 (ru) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Детектор концентрации нефти в воде |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2308707C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755652C1 (ru) * | 2021-03-02 | 2021-09-17 | Сергей Станиславович Беднаржевский | Устройство экспресс-контроля содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде |
| RU2781503C1 (ru) * | 2022-03-22 | 2022-10-12 | Сергей Станиславович Беднаржевский | Способ и устройство определения нефти, механических частиц и их среднего размера в подтоварной воде |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201471A (en) * | 1977-08-26 | 1980-05-06 | ITT Industries, Incorporation | Oil concentration detector |
| US4265535A (en) * | 1978-05-11 | 1981-05-05 | Itt Industries, Inc. | Oil-in-water method and detector |
| US4672216A (en) * | 1984-10-26 | 1987-06-09 | International Standard Electric Corporation | Liquid quality monitor having a plurality of photodiodes for detecting light scattered at various angles |
| SU1453272A1 (ru) * | 1986-12-16 | 1989-01-23 | Тбилисское Научно-Производственное Объединение "Аналитприбор" | Устройство дл определени концентрации нефти и нефтепродуктов в воде |
| RU28252U1 (ru) * | 2001-05-29 | 2003-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НИРСА" | Устройство для определения концентрации нефти в воде |
-
2005
- 2005-08-04 RU RU2005124888/28A patent/RU2308707C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201471A (en) * | 1977-08-26 | 1980-05-06 | ITT Industries, Incorporation | Oil concentration detector |
| US4265535A (en) * | 1978-05-11 | 1981-05-05 | Itt Industries, Inc. | Oil-in-water method and detector |
| US4672216A (en) * | 1984-10-26 | 1987-06-09 | International Standard Electric Corporation | Liquid quality monitor having a plurality of photodiodes for detecting light scattered at various angles |
| SU1453272A1 (ru) * | 1986-12-16 | 1989-01-23 | Тбилисское Научно-Производственное Объединение "Аналитприбор" | Устройство дл определени концентрации нефти и нефтепродуктов в воде |
| RU28252U1 (ru) * | 2001-05-29 | 2003-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НИРСА" | Устройство для определения концентрации нефти в воде |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755652C1 (ru) * | 2021-03-02 | 2021-09-17 | Сергей Станиславович Беднаржевский | Устройство экспресс-контроля содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде |
| RU2781503C1 (ru) * | 2022-03-22 | 2022-10-12 | Сергей Станиславович Беднаржевский | Способ и устройство определения нефти, механических частиц и их среднего размера в подтоварной воде |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005124888A (ru) | 2007-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1136885A (en) | Method and apparatus for the non-invasive determination of the characteristics of a segmented fluid stream | |
| CA1130604A (en) | Oil-in-water method and detector | |
| KR20050002822A (ko) | 액체 분석 방법 및 분석 장치 | |
| JPH0369532B2 (ru) | ||
| JP3672158B2 (ja) | 濁度の測定方法および装置 | |
| US4622465A (en) | Arrangement for determining the presence of specific substances in a liquid | |
| KR100503020B1 (ko) | 탁도의측정방법및장치 | |
| US5422720A (en) | Blood culture sensor station utilizing two distinct light sources | |
| CN111239105A (zh) | 一种用于污水实时监测的光谱监测系统 | |
| WO2019166799A1 (en) | Apparatus for analysing a liquid sample comprising particles | |
| RU2308707C2 (ru) | Детектор концентрации нефти в воде | |
| RU52185U1 (ru) | Детектор концентрации нефти в воде | |
| US3915570A (en) | Optical fluid contamination and change monitor method and apparatus | |
| US3609048A (en) | Self cleaning sample cell for radiant energy analyzers | |
| CN105300930A (zh) | 双通道水质浊度检测方法 | |
| US20140354990A1 (en) | Method For Measuring Scattered Light And Apparatus For Measuring Scattered Light | |
| CN108426836B (zh) | 水质监测装置 | |
| GB2412166A (en) | Rapid particle analyser | |
| JP4660266B2 (ja) | 水質検査装置 | |
| RU2523737C1 (ru) | Способ бесконтактной оптико-лазерной диагностики нестационарного гидропотока и устройство для его реализации | |
| KR20180048644A (ko) | 액체 매질 중의 물질 농도 또는 물질을 측정하기 위한 방법 및 장치 | |
| FI64464B (fi) | Foerfarande foer utfoerande av en kemisk analys | |
| CN209979488U (zh) | 用紫外荧光检测so2含量的装置 | |
| RU2771221C1 (ru) | Устройство селективного контроля аварийных сбросов | |
| GB2407156A (en) | Non-contact optical monitor providing measurement insensitive to distance between sample and device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130805 |