[發明專利]油水界面測量傳感器

有效

• 申請號: 201510080012.4
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104729627B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 郭宏福;張飛龍;楊瑞科;黃芬;徐抄
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

油水界面測量傳感器，包括間隔布置的信號發射模塊和信號接收模塊；信號發射模塊包括傳感器外殼、集成電路板、極化天線和信號產生電路、同軸電纜連接器，極化天線與信號產生電路相連，同軸電纜連接器與信號產生電路相連，以向信號產生電路供電；信號接收模塊包括傳感器外殼、集成電路板、極化天線和信號接收電路、同軸電纜連接器，極化天線與信號接收電路相連，同軸電纜連接器與信號接收電路相連，以向信號接收電路供電和傳輸數據；信號發射模塊的極化天線與信號接收模塊的極化天線平行且極化方向相同，信號接收模塊接收信號發射模塊發射的信號。本發明的接收模塊接收發射模塊發射的電磁波，避免了信號繞射、多徑傳輸帶來的影響，測量結果更準確。

技術領域

本發明屬于自動測量技術領域，特別涉及一種利用電磁法測量油水界面的油水界面測量傳感器，主要應用于原油儲油罐中油水界面的測量。

背景技術

在原油開采的過程中，大量的水、氣體和泥沙會伴隨著原油一起被提取出來，經過高溫儲油罐(80℃)長時間沉降，氣體從油水混合物中揮發，由于密度不同，原油與水在重力作用下形成分層。為了有效提高油水分離罐的效率，對原油當中油和水的分界面進行準確的測量，以將不含油的水及時排出在原油生產過程中尤為重要。當前油水分界面的測量主要分為接觸式測量和非接觸式測量。

接觸式測量主要采用浮子式液位測量器、電容式液位測量儀、差壓式液位測量儀等。其中，浮子式液位測量器是將浮子漂浮在測量的液體上面，將液位變化轉換為相應的電信號；但是測量過程中浮子易受液體波動、石油粘結物的影響，機械本身可動部件的影響也會給測量帶來問題，導致偏差較大。電容式液位測量儀將電容器浸入油罐中，測量電容器的電容值來判斷分界面的位置；由于影響電容的周圍因素較多，這種方法不易準確測量油水界面間的乳化層。壓差式液位測量儀是將壓差變送器浸入油罐中，通過儀表測量液面的壓力差，根據液體密度的改變會導致檢測到的壓力差變化，從而測得液位；但是由于罐底引壓管線常被沉淀物、粘稠介質堵塞，影響壓力傳遞，特別是在寒冷季節堵塞更加嚴重，必須定期排污，使得維護量大。

非接觸式測量主要采用超聲波液位測量儀、微波液位測量儀等。超聲波液位測量儀是根據脈沖液面產生回波方式工作，利用接收的反射波信號得到離被測物體表面的距離，只能應用于油面高度測量。微波液位測量儀有兩種方式，一種為雷達式液位測量，另一種是通過微波發生與接收裝置，計算微波信號透射系數、反射系數等參數判斷油水界面；其優勢在于受介質密度、壓力、環境溫度以及濕度等一些因素的作用較小。

專利申請號為201010550526中國發明專利申請公開了一種原油儲罐油水界面測量裝置，該裝置利用單片機控制微波發射陣列產生微波信號，信號在油層、水層、空氣層等不同介質內傳播，經儲油罐反射后由接收單元接收，通過比較接收信號幅度的強弱來判定發射單元所處位置并計算出油水分界面。這種裝置需要建立矩陣發射單元，使得裝置結構復雜，給裝置的穩定性與可靠性帶來極大的挑戰，使得后期維護也變得更加困難。而且構成矩陣發射單元的成本較高，在經濟效益上并不十分理想。

授權公告號CN 2246795Y中國實用新型專利公開了一種大罐油水界面測量裝置，該測量裝置利用線圈輻射高頻電磁信號，并由置于同一金屬罐體的接收線圈接收，由微安表顯示接收信號的大小。此發明是利用電磁方法，但是當發射線圈或接收線圈與油、水等介質直接接觸后，其特性會發生極大改變，這對高頻信號的輻射與接收是極其不利的，會給測量結果帶來誤差。

發明內容

本發明的目的是提供一種測量精度高、結構簡單，而且能夠避免微波信號傳輸對接收造成影響的油水界面測量傳感器。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術解決方案：