[發明專利]一種連續流動靜電聚結效果在線評價系統及方法

有效

• 申請號: 201810068909.9
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108267389B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 楊東海;孫永祥;何利民;呂宇玲;羅小明
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 張中南;邱岳

1.一種連續流動靜電聚結效果在線評價系統，其特征在于包括靜電聚結系統、乳化系統、連續流動系統、在線拍照及粒徑分析系統，所述靜電聚結系統包括信號發生器（1）、高壓電源放大器（2）、內含高壓電極（18）的靜電聚結器（4），信號發生器（1）產生的信號經高壓電源放大器（2）進行放大之后通過高壓電線（3）輸送到靜電聚結器（4），所述的乳化系統包括乳化機（7）和沉降罐（8），所述的連續流動系統包括微量泵（9），所述微量泵（9）的入口端與沉降罐（8）相通，出口端通過三通分成兩路，一路與靜電聚結器（4）上部的聚結器入口（13）相通，另一路則返回所述的沉降罐（8），所述靜電聚結器（4）底部的聚結器出口（21）有管路通至所述沉降罐（8）的上方，該管路自靜電聚結器（4）至沉降罐（8）的方向上依次設有微觀樣槽（5）和流量計（6），所述的在線拍照及粒徑分析系統包括微觀樣槽（5）、高速攝像機（10）、計算機（11）、高亮光源（12），其中高速攝像機（10）拍攝微觀樣槽（5）中的圖像并與計算機（11）相連；

所述靜電聚結器（4）包括聚結器外筒（20），外筒（20）內的高壓電極（18）頂部帶有接線柱（14），高壓電極（18）外部包覆聚四氟乙烯絕緣層（19），高壓電極（18）及接線柱（14）插入絕緣壓蓋（15）中，絕緣壓蓋（15）與聚四氟乙烯絕緣層（19）通過螺紋連接密封，后一同插入聚結器外筒（20），聚結器外筒（20）進行接地處理，成為接地電極，與高壓電極（18）之間產生高壓電場對油水乳狀液進行破乳；

所述高壓電極（18）為空心結構，按直徑劃分為上下兩部分，上部呈等徑圓筒狀，而下部呈直徑由上到下漸縮的倒圓臺狀；所述高壓電極（18）上方的接線柱（14）為圓柱型，通過焊接方法與高壓電極（18）本體同軸相連；聚結器外筒（20）呈等徑圓筒狀。

2.如權利要求1所述的連續流動靜電聚結效果在線評價系統，其特征在于所述高壓電極（18）為空心結構，該高壓電極（18）呈倒圓臺狀，即高壓電極（18）直徑由上到下漸縮的；所述高壓電極（18）上方的接線柱（14）為圓柱型，通過焊接方法與高壓電極（18）本體同軸相連；聚結器外筒（20）呈等徑圓筒狀。

3.如權利要求1所述的連續流動靜電聚結效果在線評價系統，其特征在于所述高壓電極（18）外部包覆的聚四氟乙烯絕緣層（19）上部呈等徑圓筒狀而下部呈倒圓臺狀，最底部有一圓柱凸臺；所述聚四氟乙烯絕緣層（19）與高壓電極（18）接觸良好無缺陷；聚四氟乙烯絕緣層（19）底部的圓柱凸臺側面均勻分布有四塊同心固定柱，與聚結器外筒（20）緊密接觸，確保高壓電極（18）在工作時位置不發生變化。

4.如權利要求1所述的連續流動靜電聚結效果在線評價系統，其特征在于所述高壓電極（18）、接線柱（14）、聚結器外筒（20）和聚結器出口（21）同軸。

5.如權利要求1所述的連續流動靜電聚結效果在線評價系統，其特征在于所述絕緣壓蓋（15）與接線柱（14）之間通過內螺紋連接密封，保證接線柱（14）與外界環境之間電絕緣，同時確保接線柱（14）、高壓電極（18）、聚結器外筒（20）與聚結器出口（21）四者同軸；通過金屬壓蓋（16）和法蘭（17）進一步固定絕緣壓蓋（15）位置，防止發生乳狀液泄漏。

6.如權利要求1所述的連續流動靜電聚結效果在線評價系統，其特征在于所述微觀樣槽（5）是由透明的有機玻璃制成，保證聚結結果的可視化；所述微觀樣槽（5）的入口和出口通過管路分別與靜電聚結器（4）出口和沉降罐（8）相連；微觀樣槽（5）的橫截面積與管路的橫截面積相同，保證乳狀液流速一致。

7.如權利要求1所述的連續流動靜電聚結效果在線評價系統，其特征在于所述乳化機（7）轉速可調，乳化機（7）使用槳 葉進行攪拌以充分混合油水混合物。

8.利用權利要求1所述連續流動靜電聚結效果在線評價系統對油包水乳狀液樣品進行電聚結特性分析的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）油水按設定的比例混合后加入所述的沉降罐（8）中，經乳化機（7）剪切乳化后通過微量泵（9）泵入靜電聚結器（4）；

2）利用所述的微量泵（9）連續調節產生預定流速，從而將油包水乳狀液泵入靜電聚結器（4）中，并由流量計（6）顯示讀數；

3）利用裝有顯微放大鏡頭的高速攝像機（10）拍攝微觀樣槽（5）中油水乳狀液液滴的圖像，并輸出至計算機（11），利用MATLAB軟件編程對圖像中所拍攝液滴的粒徑進行處理分析，得到原始粒徑分布；

4）利用信號發生器（1）產生預定波形，經高壓電源放大器（2）按1:2000的關系放大后通過高壓電線（3）傳輸到靜電聚結器（4）上對油包水乳狀液施加高強電場促進水滴聚結；

5）乳狀液中水滴在靜電聚結器（4）內部發生靜電聚結后進入微觀樣槽（5）；利用裝有顯微放大鏡頭的高速攝像機（10）對流入微觀樣槽（5）中的、經電場處理后的油水乳狀液進行拍照，在線采集電場作用結束后油水乳狀液的真實圖片，并輸出至計算機，再次對圖像中拍攝的液滴粒徑進行處理分析，得到電場作用后的粒徑分布；

6）將步驟5的粒徑分布與步驟1的粒徑分布進行比較，重復步驟4的操作，改變電場參數，從而得到在不同電場參數下油包水乳狀液樣品的粒徑分布；所述電場參數包括場強、波形、頻率。