[發明專利]一種基于密度差異的乳化液濃度在線檢測方法

在審

• 申請號: 201410103836.4
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103913400A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 李森;郭卓越;邱成鵬
• 申請（專利權）人: 北京天地瑪珂電液控制系統有限公司
• 主分類號: G01N9/36
• 分類號: G01N9/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種乳化液濃度在線檢測方法，尤其是煤礦液壓支架用乳化液濃度的在線檢測。

背景技術

乳化液是一種乳化油或濃縮液與水混合，油分子周圍水分子團團包裹，懸浮在水中而形成的混合液。作為液壓系統的工作介質，乳化液的參數，尤其是濃度，對于系統性能有很大的影響，濃度過高容易導致密封失效，乳化液泄漏。濃度過低又容易導致抗腐蝕性降低，液壓部件銹蝕，最終導致系統失效。因此乳化液濃度的在線檢測和控制變得日益重要。

在當前實際生產中，對于乳化液濃度的檢測手段還主要是采用手持糖量儀進行離線檢測。具體做法是從供液系統里人工取樣，澆淋到手持糖度儀鏡片上，然后從目鏡里觀察分界面所在的刻度進行人工讀數。這種方法存在測量不準確，不方便的問題，無法實現乳化液濃度的在線閉環控制。

為實現乳化液濃度在線檢側，國內外科技工作者曾進行了各種嘗試。如透光法、電磁波衰減法、超聲波聲速法、折光法等等。前幾種方法因線性度和重復性不好沒有得到應用。折光法取得了一定的成功。澳大利亞的PL&A、德國SCHMIDT+HAENSCH(簡稱S+H)、英國K-Patents等公司的在線式折光儀。國內的北京天健創新，基于折光法原理推出了一款乳化液濃度在線檢測用傳感器。然而這類產品在井下應用時又普遍碰到了測量鏡頭不便于清潔，產品長期工作時因乳化液皂化、析出物沉積在測量棱鏡上導致測量結果偏差太大，而無法滿足現場應用的問題。

發明內容

本專利成功發明了基于密度差異的乳化液濃度在線檢測方法。經過實驗室測定，乳化油或濃縮液與水具有原始密度差(0.02-0.2g/cm³，隨品牌、型號、溫度的不同而略有差異)，配成乳化液后其密度與濃度具有線性關系，如附圖2所示。因此精確測量乳化液密度、溫度就能唯一算出乳化液濃度。

該在線檢測方法包括：步驟一，標準曲線測定，步驟二，待測乳化液密度檢測，步驟三，待測乳化液溫度檢測，步驟四，乳化液濃度解算，并進行溫度補償，步驟五，數據通信，測量結果發布。

其中步驟一，標準曲線測定。采用電子天平(精度：0.001g)稱量乳化油或濃縮液和水的質量，以1％為濃度梯度，配備濃度為0％，1％，2％，......7％的8個標準樣品。然后分別測定并記錄每一種樣品在以5℃為溫度梯度，0-60℃(精度：0.01℃)變化范圍內的密度值(精度：0.0001g/cm³)，最后將測得的數據采用最小二乘法二項式擬合，得到標準曲線及其二次項、一次項、常數項三個參數(精度：0.00001)。

步驟二，采用高精度密度檢測模塊在線測量乳化液密度，測量結果單位為g/cm³，給出小數點后4位有效數字，即精確到0.0001g/cm³。

步驟三，采用高精度溫度檢測模塊在線測量乳化液溫度，測量結果單位為℃，給出小數點后2位有效數字，即精確到0.01℃。

步驟四，濃度解算。根據步驟二、三測得的密度值和濃度值結果和步驟一測得的標準曲線進行數據解算和溫度補償，得到乳化液濃度。

步驟五，通過標準數據通信手段，將測得的濃度值進行結果發布。

所述的高精度密度檢測模塊，采用了奧地利安東帕(Anton?Paar)公司的型號為L-Dens312OEM模塊。其采用U型管振蕩法測量液體密度，但這只是本方法的一個應用實例，其余類似密度測量模塊均受本專利保護。

所述的高精度溫度檢測模塊，采用內置于L-Dens312OEM模塊內的Pt100鉑電阻溫度傳感器。

所述的標準通信手段，采用了RS485接口，ModbusRTU通信協議。但這只是本方法的一個應用實例，其余類似通信接口和協議(比如RS232，電流環，以太網)均受本專利保護。

本發明的優點在于：

1、測量精度高，濃度檢測絕對精度能達到0.2％；

2、測量重復性好，絕對重復性達到0.1％；

3、受溫度影響小，所設計的溫度補償算法保證溫度在0-60℃范圍內變化時，測量結果偏差小于0.2％；

4、采用乳化液流經傳感器的流動測量方法，不存在折光法因鏡頭污染而導致結果偏差太大的問題，長期穩定性更好。

附圖說明

附圖1為本發明所述乳化液濃度在線檢測方法示意圖；

附圖2為常用乳化油(濃縮液)配成的乳化液濃度與密度關系；

附圖3為根據該方法所研制的密度法乳化液濃度傳感器樣機硬件框圖；

具體實施方式