微波式原油含水分析仪基本测量原理和组成及结构
原油含水分析仪
原油含水分析仪原油含水分析仪：研究、原理和应用一、引言原油是地球上最重要的能源资源之一，其在全球经济中起着举足轻重的作用。
其中，原油的水分含量是一个重要的指标，对于石油行业的生产和加工都有着重要的影响。
因此，开发一种可靠、准确测试原油水分含量的分析仪器是非常必要的。
本文将介绍一种常用的原油含水分析仪，包括其研究背景、工作原理和应用领域。
二、研究背景原油中的水分含量对于石油行业来说是一个非常重要的参数。
水分的存在会导致石油运输和储存过程中发生一系列的问题，例如，水分会与原油中的硫化物和酸结合生成硫酸和硫酸盐，加速管道和储罐的腐蚀。
此外，原油中水分的存在还会影响炼油过程中的分离效果和产品质量，降低炼油设备的效率和使用寿命。
因此，准确测试原油中的水分含量对于石油行业的生产和加工具有重要意义。
三、工作原理原油含水分析仪是一种通过物理和化学方法测定原油中水分含量的仪器。
其工作原理基于原油中水分的物理性质和化学反应。
下面将介绍该仪器的主要工作原理。
3.1 物理性质测量原油中的水分可以通过物理性质进行测量。
该仪器通常采用电容法或红外法来测定原油中的水分含量。
电容法是通过测定原油与电极间的电容变化来获得水分含量的信息。
而红外法则是通过测量原油中水分对红外光的吸收程度来确定水分含量。
3.2 化学反应测量除了物理性质测量外，原油中的水分也可以通过化学反应进行测量。
例如，采用卤素酸钾滴定法，通过卤素酸钾与水分反应生成的卤化钾的量来间接测定水分含量。
此外，还可以采用重量法，通过测量原油样品加热后水分挥发的质量变化来测定水分含量。
四、应用领域原油含水分析仪主要应用于石油行业的各个领域，包括生产、储运和炼油过程。
4.1 生产领域在原油生产过程中，准确测试原油中的水分含量对于生产工艺和装备的运行非常重要。
通过使用原油含水分析仪，生产人员可以及时了解原油中水分含量的变化，以调整生产参数，保持生产过程的稳定性和高效性。
4.2 储运领域原油的储存和运输是石油行业不可或缺的环节。
含水分析仪
含水分析仪贺江林张启武(北京中油联自动化技术开发有限公司,北京 100007)摘要：介绍了原油含水分析仪的原理、特点、适用性、价格等。
关键词：电特性原理；质量反推法；射线法；有源射线；无源射线；MFMS-9000双相流检测系统；MFMS-9000M多相流计量系统。
石油检测仪表含水分析仪所采用的原理共分三大类：电特性原理；质量反推法；射线法。
1.电特性原理包括：电磁波、短波、微波、电容等，均以介质的电特性原理来反映油、水比例。
2.质量反推法：采用质量流量计，对于油、水密度设为已知参数，M=ρ水V水+ρ油V油，最后反推油、水比例。
3.射线法：有源射线（探头具有辐射性）；无源射线：电子射线（探测器不具有辐射性）对于采用性电特性原理的含水分析仪，精度及灵敏性较高，价格也较低，受影响的主要因素：温度、介质含气相、矿离子含量、结蜡、探头凝油、磁干扰等。
对于质量反推法的特点是，稳定性高，但使用条件比较苛刻，对于压力波动、安装条件会造成精度降低，对于密度的设定因温度变化会产生误差，价格较高。
对于有源射线法：使用较稳定，但对于气量的干扰无法解决，产生的辐射较强，属于γ射线，仪表一旦出问题，非供货商的技术人员则难以解决。
对于无源射线法：使用稳定，但对于气量的干扰可以解决（MFMS多相流检测计量系统），电子射线属于X射线，仪表有问题，甲方的技术人员就可以解决。
相比于有源射线法的检测设备，属于绿色环保产品。
电特性“波”类原理检测仪表适合于石油单井（含气量较小）的含水检测；电容类检测仪表适合于卸油口的石油检测（低含水）。
SF-600单井含水检测装置应用于华北油田采油一厂西柳作业区109井质量反推法原理适合于油源稳定且温度变化不大的联合站内的检测，且注重的是流量。
无源射线法的原理：MFMS-9000双相流检测系统适合于应用于联合站的油水检测，也适合于粘稠类的石油检测，如：辽河油田原油含水检测。
而对于高产量、高气量、高压的单井检测适合采用MFMS-9000M多相流计量系统，该产品特别适合海上石油平台以及钻井试采标定，该设备具有检测油、气、水三相比例及流量的功能。
原油水分分析仪
专用的 19 芯导线, 22 AWG, 3 层缠绕, ½寸直径, 专用的工厂安装的军用接头 (装甲电缆不 可用). 电子及测量部分的最大长度不超过 150 英尺; 电缆应装在导管内. 一根 14 标准尺 的地线一定要连接在测量及电子部分之间以确保正常操作及满足防爆的要求。
仅水相
+/- 0.1% 油相 +/- 0.1% 水相+/- 0.3%
分辨率 流体温度
高温性
0.01% 15- 70℃ 15 -105℃
0.10% 15 - 70℃ 15 - 105℃
水相 +/- 0.5
0.10%
0.10%
15 - 70℃ 15 - 70℃
15 - 315℃ 15 - 315℃
0.10% 15 - 70℃ 15 - 315℃
可选 38℃ to 315℃
低温可选 认证: CSA, FM, CE & EEx (可选)
仪表电子单元机箱:
标准的防爆机箱: 17.4 高 x 14.0 宽 x 9.9 长（寸）; 59 磅., NEMA 4,7& 9; Class 1, Div. 1, Groups C&D; EEx d IIB T5 89℃ - IP66 (可选); 见 图 1 玻璃纤维防尘防雨机箱: 16.3 高 x 10.5 宽 x 7.9 长（寸）; 17 磅., NEMA 4; 见图 2
参数 范围 精度
重复性
低量程
0-4% & 0-10% 0% +/- 0.2%
+/-0.1% 4-10%
含水分析仪原理概述
原油含水分析仪原理概述
张启武
(北京中油联自动化技术开发有限公司,北京 100007)
摘要：文章论述了不同类型的原油含水检测原理，并对目前国内外厂家做了统计。
关键词：电特性原理；质量反推法；射线法；电子射线；电磁波；微波；微波；无源射线；MFMS-9000双相流。
一．含水分析仪原理分类：
二．电特性含水分析仪原理分类：
三．电特性含水分析仪原理比较：
四．电特性原理含水分析仪供货商：
五．射线原理含水分析仪供货商：
六．含水分析仪未来发展方向
对于电特性仪表：由于精度，重复性及适应性所决定的方向：电磁波、电容以及微波原理的含水分析仪是未来的主要发展方向。
有源射线含水分析仪由于内含放射源，虽然其能量强度较低，大多数用户都不太愿意接受此类仪表，将来会涉及到“源”废料处理问题，必将被无源射线即电子射线仪表代替。
原油在线含水检测仪工作原理
原油在线含水检测仪的工作原理主要有以下几种：
电化学原理：利用电解法或红外法测量原油样品中的水分含量。
通过电化学反应或者红外光谱的方式，将原油中的水分含量转化为电信号或者光谱信号，再通过测量这些信号的强度来计算出原油中的水分含量。
射频导纳原理：在安装后，其探头与输油管道会形成一个电容，探头和管壁作为正负两极，根据理论来说，电容与原油的介电常数应当是一个线性关系。
射频导纳就是通过电容得知介电常数的变化情况，从而利用公式去求得原油实时的含水量。
短波吸收原理：利用短波吸收差异来检测含水量。
当取样器中的原油含水出现变化时，吸收的短波能量也会随之改变，虽然这个反应很微弱，得出的差值也较小。
但是，可以将这个数值扩大化，线性校准后就会显示出实时含水率。
此外，还有电容式、重量式、红外线吸收式、微波法、电容法和电导法等不同的检测方法，这些方法都是根据不同的物理原理来测量原油中的水分含量。
原油含水测定仪
原油含水测定仪按GB/T6533分析标准要求设计生产的，是针对含水原油或石油产品进行含水分析的仪器。
是石油开采行业和石油科研单位对油田采油过程中的采出液（即含水原油）进行含水测定设备.
仪器原理：
利用不同物质的比重差异特性，对样品加温,在破乳剂的作用下使束缚水变成游离水；同时在离心力的作用下，使样品分离成水层和油层，即可换算出含水量（详见标准GB∕T6533）o
仪器特点
1.操作简便：高性能微机控制数字显示、触摸面板、变频电机驱动；分析温度、分析时间、工作状态、累计工作时间的记忆和显示均是由微机自动控制完成。
2.各种保护安全可靠：设有超速，超温，不平衡等多种保护，并有自我诊断保护功能，电子门锁，确保人身和仪器安全。
技术参数
•电源电压：220V（±10%）50Hz
•最大容量：16X1OOm1
•最大离心力：2000N
・温度范围：室温〜80°C±2°C
•样品装入：对称放入
•分析时间：0〜99I1Iin任意设置
•整机噪声：≤65dB。
原油含水测定仪
原油含水测定仪概述原油含水测定仪是用于测定原油中的水分含量的仪器。
在石油和化工等领域中，准确测量原油的水分含量非常重要，因为水分含量过高可能会导致生产过程中的问题和安全隐患。
原油含水测定仪主要是通过电化学原理，利用电解法或红外法测量原油样品中的水分含量。
目前市面上较为常见的原油含水测定仪有电解法测水仪和红外水分仪。
电解法测水仪电解法测水仪又称库仑法测水仪，适用于所有类型的原油。
测量的原理是利用电解法将含水的原油样品中的水分分离出来，再根据电量测定水分量，测量结果精度高，但需要一定的操作技能，适用于实验室或专业技术人员操作。
电解法测水仪由电解池、电源、电解液、自动分液器组成。
测量时，将原油样品加入电解池中，加入适量的硫酸铜电解液，轻轻搅拌，电解液中的硫酸铜将与水反应，生成电子和氢气，根据电子的个数即可测出水分量。
电解法测水仪操作相对较为复杂，需要专业人员进行操作和维护，并需要定期更换电解液和电极。
红外水分仪红外水分仪是利用原油中水分分子与红外线吸收的强度相关，适用于各种类型的原油和石油产品。
红外法测量的原理是利用红外线穿过原油样品并被吸收，被吸收的强度与水分含量成倒数关系。
红外水分仪操作相对简单，只需要将原油样品放入样品室中，进行自动测试即可。
测量快速，可以一次测试多个样品，并且测试结果稳定、准确。
红外水分仪使用寿命长，无需特殊维护，但在使用时需要注意对仪器的保护和清洗，避免仪器受到污染和损坏。
总结无论使用哪种类型的原油含水测定仪，都需要注意对仪器的正确操作和维护。
在日常使用中，应定期进行清洗和校准，并注意仪器的保护和使用环境的控制。
原油含水测定仪是一种重要的分析仪器，可以帮助工程师和科学家准确测量原油中的水分含量，为生产和研究提供可靠的数据支持。
石油水分测试仪的测试原理分析
石油水分测试仪的测试原理分析石油水分测试仪的测试原理:卡尔费休法测定水分是一种电化学方法。
其原理是仪器的电解池中的卡尔费休试剂达到平衡时注入含水的样品，水参加碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢、碘、酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应如下：H2O+I2+SO2+3C5H5N2C5H5NHI+C5H5NSO3C5H5NSO3+CH3OHC5H5NHSO4CH3在电解过程中,电极反应如下:阳极:2I——2eI2阴极:I2+2e2I—2H++2eH2从反应中可以看出，即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫，需要1摩尔的水。
所以是1摩尔碘与1摩尔水的当量反应，即电解碘的电量相当于电解水的电量，电解1摩尔碘需要296493库仑电量，电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量。
卡尔费休容量法测定水分含量时，重要依据电化学反应：在反应池的溶液中同时存在I2和I—时，该反应在电极的正负两端同时进行，即在一个电极上I2被还原，而在另一个电极上I—被氧化，因此在两个电极之间有电流通过。
假如溶液中只有I—而无I2同时存在，则两个电极间没有电流通过。
卡尔费休试剂中含有效成分吡啶和碘等物质，把其计量滴入反应池，能与待测溶液中的水发生如下化学反应：I2+SO2+3Base+ROH+H2O2BaseHI+HSO4RBase:amine,pyridine,etcROH（solvent）:2—methoxyethanol,methanol,etcH2O+SO2+I2+CH3OH+3RN2RNHI+RNHSO4CH3该反应持续进行，不断消耗水，生成I—，一直到反应滴定尽头，水分消耗完毕。
这时，溶液有微量未发生反应的卡尔费休试剂存在，才能发生I2和I—同时存在的情况，两个铂电极之间的溶液开始导电，由电流指示达到尽头，停止滴定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
微波式原油含水分析仪基本测量原理和组成及结构微波式含水分析仪是利用微波通过油样时，会引起微波的强度衰减，或产生相位变化，或发生频率变化这三种特征而工作的。
目前用的比较多的是采用衰减法和移相法.
1.基本测量原理
微波是一种高频电磁波，频率范围约为1-lOOOMHz。
微波含水分析仪一般使用频率为1OMIlz、波长约3cm的微波。
微波传递方向性较好，能里集中。
微波也像其他电磁波一样，在通过一些介质时，会使介质的分子极化、振动与摩擦，吸收掉一部分能量。
而当傲波从一种介质射人另一种介质时，将在两种介质的分界面上产生折射与反射。
不同的介质，对微波的吸收不同，对微波的反射也不同。
原油与水两种介质的波阻抗明显不同，原油比水的波阻抗大得多。
在原油中传播的徽波遇到水滴时，会产生强烈的反射。
原油中含水量越高，对微波的反射越强。
在人射波强度不变的条件下，通过测量原油中反射微波的强弱，便可测定原油中的含水贵。
反射徽波的强弱与介质的波阻抗z有关。
波阻抗是表征电磁波在介质中传播时，其电场、磁场强度比值大小的参数.在自由空间中，横电磁波的波阻抗等于这种介质的磁导率p 与介电常数。
之比的平方根。
不同的介质，其波阻抗不同.当微波垂直于两种介质的分界面传播时，反射波功率与人射波功率之比—功率反射系数与两种介质的波阻抗有关，可以表示为:
例如，水的波阻抗约为47，某原油的波阻抗为266，空气的波阻抗约为377。
当微波从空气中的天线探头射人纯原油中时，功率反射系数为0.1726，而当徽波从空气射人纯水中时，功率反射系数为0.7783，可见微波反射能里相差很大。
当微波射人含水量不同的原油时，其功率反射系数如表6-1所示。
功率反射系数随含水量增加而增加。
2.组成及结构
微波含水分析仪由变送器和显示器两部分组成。
变送器装在输油管道上，用于将含水率转换为电信号送往显示部分，其组成框图如图
6-5所示。
测量时，微波源产生一定强度的微波，由环形器、换向开关进人调配器，达到阻抗匹配，再由天线探头射入量油筒内的吸收筒中。
在吸收筒内，徽波产生一定的反射，反射徽波沿相反的路径经天线探头、调配器、换向开关后进人环形器，经环形器导向进人隔离器，最后进人检波器，由检波二极管将反射波的强弱变成相应的电压信号输出。
天线探头发射至原油中的徽波只是部分地被反射，未被反射的透射波则进人微波吸收器被完全吸收。
各部分的作用如下所述。
(1)微波源:是产生徽波的器件，是由体效应二极管作为振荡源组成的微波波导腔振荡器.当体效应二极管外加11V直流偏置电压时，其内产生浪涌电流振荡，在波导腔中形成微波
电磁场，由辐合窗口发射到环形器上去.
(2)环形器:是一种对微波有引导作用的器件。
从某种意义上说是一种换向器、隔离器.
从微波源进人A口的人射信号，可以从B口发射到换向器进人A油筒，其间能f损失很小。
但人射波却不能从A口直接射到C口进人检波器，此方向隔离很好。
另一方面，从A油筒来的反射波，可以无损耗地从B口进人C口射向检波器检波，但不能反向进人A口到微波源.这样，人射微波与反射微波各行其道，互不影响。
(3)调配器:是一个阻抗变换元件，使天线探头的特性阻抗与传愉微波的波导管的阻抗相匹配。
调配器上的螺钉可以产生与无线探头相反的额外反射波，此反射波可以与探头本身的辐射波相抵消，以达到阻抗匹配的目的，但不会阻碍人射波和油品反射波的通过。
(4)检波器:用来检侧原油对徽波的反射波的强弱，并由检波二极管变换为直流电压信号。
(5)隔离器:是一种徽波铁氧体元件。
其作用是利用波导管中的铁权体元件将从检波器泄漏出来的辐射徽波全部吸收掉，以防止反射波窜人微波源，影晌正常测量。
但由于铁载体元件的特殊形状和位里，对从天线来的油品反射波无阻碍作用，使之顺利进人检波器检波。
(6)换向开关和监视有:监视臂是一个阻抗可调节的徽波元件.是在波导管中安装的一个位置可调的活塞，可以部分地吸收徽波辐射。
利用它可以产生与已知含水量的标准油样相同的反射波，等效于已知含水量的油样，以校正仪表的显示.利用微波换向开关可迅速将监视臂接人测最系统中，以便观侧仪表的显示位是否等于已知的标准值，因而起到对仪表的自校作用。
(7)补偿电极:用来检测原油的电阻率，以利用水在原油中的分布状态(油包水、水包油)对电阻率的影响，在电路中实现分布状态的自动补偿.
油水的混合状态有两种，即油包水型和水包油型。
理论和实践都证明，在含水盈相同的条件下，水包油型对微波的反射要比油包水型强些，电导率也要高些。
仪表利用电导率的变化来自动补偿因反射波变化而引起的含水指示值的变化，从而消除了由于油水相变所造成的误差。
显示器的作用有三个:一是向变送器提供11V电源供微波源使用;二是将检波管输出的电压信号加以放大，并转换成含水值指示出来;三是将含水率转换成标准信号输出，以供二次仪表显示或控制之用。
来源：《石油仪表及自动化》。