基于超聲技術的原油凝點測量裝置及其測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油及石油產品凝點測量技術，具體涉及基于超聲技術的原油凝點測量裝置及其測量方法。
【背景技術】
[0002 ]凝點是石油產品的一項重要指標，凝點的測量對石油產品的使用、儲存和運輸都具有重要意義。凝點是石油及石油產品管道輸送設計計算的主要基礎物性參數之一，其測量的準確性不僅關系到石油產品儲存、運輸的節能降耗問題，還是其流動安全保障的重要依據參數。
[0003]應用現有的石油凝點測定儀進行原油的凝點測定時，其測量方法如下:先往凝點試管中倒入待測樣品，安裝好溫度計后，將裝有待測樣品的凝點試管放入凝點試管槽中凝點套管內，根據石油行業凝點測試標準，待實驗樣品溫度降至高于估計凝點8°C后，需要每2°(:觀察一次。觀察方法是取出試管使其傾斜，判斷實驗樣品是否流動。當凝點試管傾斜90°，樣品5s不流動時的最高溫度視為凝點溫度。在此實驗過程中存在如下缺點:①在裝樣的過程中可出現樣品掛壁現象，將不易于后續傾斜試管來觀察樣品是否凝固；②添加待測樣品時，無法準確控制倒入量。③需要將凝點試管拿出到環境溫度下觀察樣品是否凝固，增加了油樣的熱歷史，致使測量結果誤差增大。④實驗為手工操作，人為操作誤差大。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供基于超聲技術的原油凝點測量裝置，這種基于超聲技術的原油凝點測量裝置用于解決現有技術中測量凝點時，測量過程中樣品熱歷史的增加和人為操作的誤差，本發明的另一個目的是提供這種基于超聲技術的原油凝點測量裝置的測量方法。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:這種基于超聲技術的原油凝點測量裝置包括三個超聲波發射-接收及處理裝置、三個超聲波單探頭、箱體、液箱、凝點試管、凝點試管槽、無掛壁樣品添加裝置、旋轉驅動裝置、加熱-制冷液體循環器、終端控制系統，液箱、旋轉驅動裝置、無掛壁樣品添加裝置、三個超聲波發射-接收及處理裝置、終端控制系統、加熱-制冷液體循環器置于箱體內，凝點試管、凝點試管槽位于液箱中，三個超聲波發射-接收及處理裝置分別連接終端控制系統，三個超聲波單探頭分別與相應的超聲波發射-接收及處理裝置連接，三個超聲波單探頭探頭自上而下豎直排列于凝點套管外壁，且置于凝點試管轉動方向的一側，中間的超聲波單探頭置于凝點試管油品裝樣刻度線處，其余兩個探頭分別置于該探頭的上下兩側并與該探頭相切;凝點套管固定在凝點試管槽中，凝點試管中置有溫度傳感器，液箱內也固定安裝有溫度傳感器;凝點試管槽連接旋轉驅動裝置，旋轉驅動裝置、兩個溫度傳感器分別連接終端控制系統；
無掛壁樣品添加裝置通過支撐柱固定在箱體內，無掛壁樣品添加裝置包括儲油箱、活塞、活塞桿、手柄、排氣導管、加油漏斗、玻璃導管、膠皮軟管、出油導管、溫度傳感器，儲油箱下部開有出油導管，出油導管與膠皮軟管連接，膠皮軟管另一端接有玻璃導管;溫度傳感器置于儲油箱內部軸向中心線與出油孔中心線的交點上，在出油導管上方儲油箱外壁上設有儲油安全刻度線;儲油箱上方開有排氣導管和加油漏斗，儲油箱中裝有活塞，儲油箱口設有儲油箱蓋，活塞上側連接活塞桿，活塞桿穿過儲油箱蓋與手柄連接，儲油箱、加油漏斗、膠皮軟管、出油導管外側均纏有精密電熱帶。
[0006]上述方案中終端控制系統由主機和觸摸顯示屏組成，主機中安裝有超聲波控制模塊、溫度處理模塊、電機操控模塊、循環器操控模塊、電熱帶控溫模塊等應用程序模塊，以實現對超聲波發射-接收及處理裝置的運行、旋轉驅動裝置的運行、加熱-制冷循環器中的水溫和進-出水的控制以及兩個溫度傳感器采集到的溫度信號接收、處理，測量時可以通過觸摸顯示屏來操作測量過程。
[0007]上述方案中加熱-制冷液體循環器位于旋轉驅動裝置的另一側，加熱-制冷液體循環器連接液箱與液箱構成循環回路，同時加熱-制冷液體循環器連接終端控制系統，終端控制系統通過其中的循環器操控模塊控制加熱-制冷循環器中的水溫和進-出水。
[0008]上述方案中凝點試管中的溫度傳感器通過錐形加固蓋固定在凝點試管中，試管塞塞在凝點試管口處，錐形加固蓋扣在試管塞外，固定桿穿過錐形加固蓋的錐尖及試管塞的中心，伸入到凝點試管內，固定桿的下端固定溫度傳感器，錐形加固蓋及試管塞共同作用，使溫度傳感器位于凝點試管的中心線上，防止其偏離中心線位置。
[0009 ]上述方案中旋轉驅動裝置包括電機、減速機、傳動軸、旋轉臂、底座，電機連接減速機，減速機連接傳動軸，傳動軸伸入到底座的U型槽中，旋轉臂的上端固定凝點試管槽，旋轉臂的下端與傳動軸連接，角度傳感器安裝在聯軸器上并連接終端控制系統，傳動軸轉動時，帶動旋轉臂在90°范圍內旋轉，從而帶動凝點試管槽旋轉；電機及減速機置于防震隔噪箱中，以減小震動。
[0010]上述方案中液箱的側壁設置有安全刻度線，往液箱中注液時，該安全刻度線具有提示作用，防止液體注入過多。
[0011]上述方案中液箱的上端口與箱體的上端口位于同一水平面上，箱體蓋蓋在箱體上時，同時將液箱封蓋住，箱蓋體上設置有把手，可方便將箱體蓋打開。
[0012]上述方案中液箱設置有減震擋板，凝點試管槽旋轉90°后或從任意角轉回到0°(gp豎直位置)時，恰好位于減震擋板上，防止產生震動。
[0013]上述基于超聲技術的原油凝點測量裝置的測量方法:
步驟一:將待測油樣裝入無掛壁樣品添加裝置，運行電熱帶控溫模塊程序，使油品溫度達到裝樣溫度;將玻璃導管放在加油漏斗內預熱至裝樣溫度；
步驟二:將液體通過注水管注入液箱中，直到液位到達安全刻度線處，停止向其內部注液體；啟動加熱-制冷循環器，通過終端控制系統操控加熱-制冷循環器使液箱中液體加熱到裝樣溫度，使凝點試管經過預熱，其溫度達到裝樣溫度；
步驟三:將預熱好的玻璃導管插入凝點試管，盡量保持玻璃導管中心軸線與凝點試管中心軸線重合，玻璃導管口與凝點試管上的刻度線平齊，握住手柄緩緩向下按壓活塞，將已經達到裝樣溫度的樣品裝入凝點試管，樣品達到刻度線處時，立即停止加油，將玻璃導管從凝點試管中豎直拿出，并插入到加油漏斗中，然后將帶有溫度傳感器的試管塞蓋在凝點試管口處，觀察溫度傳感器是否位于樣品的中心位置，調整溫度傳感器，讓其保持豎直，并位于樣品的中心位置，然后將錐形加固蓋蓋緊。；
步驟四:利用終端控制系統調節加熱-制冷液體循環器的溫度，以實現樣品的降溫速率控制在0.5-1°(:/1^11，當樣品溫度降至高于預期凝點8°(:后，每隔2°(:讀取油樣膠凝狀態數據，通過終端控制系統控制旋轉驅動裝置，使凝點試管槽旋轉，在旋轉開始前，三個超聲波單探頭實時發射超聲波脈沖，分別接收記錄各自所在位置反射回來的脈沖回波，將波形圖呈現于終端控制系統的顯示屏上，在緩慢旋轉過程中要實時監控波形圖的變化，通過設定好的程序檢測波形圖與初次波形圖相比衰減程度達到0.5%，經終端控制系統操控，迅速轉回原來的位置，繼續降溫2°C，每次旋轉前，均發射一次超聲波脈沖，作為初始對比；依此重復操作，直至實驗樣品旋轉至觀察位置后，油樣靜置5s，衰減程度未達到0.5%，說明實驗樣品已經膠凝，該溫度即為凝點溫度，最后記錄下凝點溫度。
[0014]本發明具有以下有益效果:
1、超聲波精度高、靈敏度高，實驗時，待測