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    重庆时时彩后三稳赚公式: 一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置及方法.pdf

    关 键 词:
    一种 油田 蒸汽 发生器 水质 自动检测 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201710130980.0

    申请日:

    2017.03.07

    公开号:

    CN106770923A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 专利申请权的转移IPC(主分类):G01N 31/16登记生效日:20170619变更事项:申请人变更前权利人:李刚变更后权利人:李刚变更事项:地址变更前权利人:124200 辽宁省盘锦市盘锦市大洼县田家镇昆仑大街亿居绿景小区变更后权利人:124200 辽宁省盘锦市大洼县田家镇昆仑大街亿居绿景小区变更事项:申请人变更后权利人:张崇荣|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 31/16申请日:20170307|||公开
    IPC分类号: G01N31/16 主分类号: G01N31/16
    申请人: 李刚
    发明人: 李刚; 张崇荣; 黄永存; 章俊; 王世杰; 徐丹; 魏东; 许璟; 贾振冬; 马立平; 李忠于; 王玉敏; 肖长永; 杨彪
    地址: 124200 辽宁省盘锦市大洼县田家镇昆仑大街亿居绿景小区
    优先权:
    专利代理机构: 沈阳东大知识产权代理有限公司 21109 代理人: 刘晓岚
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710130980.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.07.07|||2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置及方法,该装置包括操作显示面板,主控板,密闭检测仓和试剂存贮矩阵室,所述密闭检测仓分别与试剂存贮矩阵室、湿蒸汽发生器水样入口、水样出口连接,主控板分别与操作显示面板、湿蒸汽发生器水样入口、水样出口、电子眼、清洗烘干器、试剂存贮矩阵室连接。水质检测时,通过抽取对应水样并按序滴定各类试剂,混合后通过电子手段模拟人眼实现颜色及色彩饱和度等参数反馈,生成多条动态曲线与标准曲线对比,高度拟合后停止滴定,计算湿蒸汽发生器水质硬度、蒸汽干度及亚硫酸钠过剩量,实现水质参数自动在线检测,有效解决湿蒸汽发生器水质检测滞后与精度低等问题,提高注汽质量同时保障湿蒸汽发生器安全生产。

    权利要求书

    1.一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置,其特征在于,该装置包括操作显示面板,
    主控板,密闭检测仓和试剂存贮矩阵室,其中:
    所述的主控板设有电子眼接口和清洗烘干器接口;
    所述的密闭检测仓内设有混合反应器、电子眼和清洗烘干器;
    所述的试剂存贮矩阵室通过线路与密闭检测仓连接,密闭检测仓和湿蒸汽发生器水样
    入口连接,密闭检测仓和湿蒸汽发生器水样出口连接,电子眼通过线路与主控板电子眼接
    口连接,清洗烘干器通过线路与主控板清洗烘干器接口连接,主控板通过线路分别与操作
    显示面板、湿蒸汽发生器水样入口、湿蒸汽发生器水样出口和试剂存贮矩阵室连接。
    2.根据权利要求1所述的油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置,其特征在于,所述的湿
    蒸汽发生器水样进口处设有生水取样计量泵,所述的生水取样计量泵通过线路与密闭检测
    仓连接;所述的湿蒸汽发生器水样出口处设有蒸汽取水样计量泵,所述的蒸汽取水样计量
    泵通过线路与密闭检测仓连接。
    3.根据权利要求1所述的油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置,其特征在于,所述的电
    子眼为双曲度电子眼,所述的双曲度电子眼包括两块凸透镜,两片颜色识别芯片,ARM微处
    理芯片和遮光板,所述的第一颜色识别芯片和第二颜色识别芯片通过ARM微处理芯片连接,
    第一颜色识别芯片下方设置第一凸透镜,第二颜色识别芯片下方设置第二凸透镜,并分别
    通过遮光板包围形成反射罩。
    4.根据权利要求1所述的油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置,其特征在于,所述的混
    合反应器上方设有滴定矩阵器,混合反应器侧壁设有白平衡校正光源,混合反应器底部设
    有残液排污阀,所述的滴定矩阵器与试剂存贮矩阵室连接,所述的残液排污阀通过残液排
    污管与外界连通。
    5.根据权利要求1所述的油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置,其特征在于,所述的试
    剂存贮矩阵室内包括8个微量计量泵和8个对应试剂器皿,各微量计量泵依次排列,并分别
    与8个对应试剂器皿连接,试剂器皿底部分别设有称重传感器。
    6.采用权利要求1所述的油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置进行水质自动检测的方
    法,其特征在于,包括以下步骤:
    步骤1.生水硬度检测
    1.单位体积生水取样水EDTA标准溶液消耗量
    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器进口生水取样水至混合反应器中,进行搅拌,并抽取氨
    一氯化铵缓冲液,持续滴入混合反应器中,随后抽取铬黑T指示剂,持续滴入混合反应器中,
    与生水取样水充分混合,并通过电子眼进行记录;
    (2)将EDTA标准溶液持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色与色彩饱和度变
    化,并生成动态曲线,与主控板中预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:
    当曲线达到高度拟合后,EDTA标准溶液停止滴入,并通过主控板记录单位体积生水取
    样水EDTA标准溶液消耗量;
    2.生水硬度计算
    根据取样量和滴定量计算出硬度:YD=1000CV/Vs
    式中YD——生水硬度
    C——EDTA标准溶液的浓度,moL/L;
    V——单位体积生水取样水EDTA标准溶液消耗量,mL;
    Vs——单位体积生水取样水,mL;
    主控板通过上式计算,将生水硬度值显示在操作显示面板上并记录当前时间与当前硬
    度值并将结果存入主控板数据库;
    步骤2.湿蒸汽干度检测
    1.单位体积生水取样水耗酸量检测
    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器进口生水取样水至混合反应器中,进行搅拌,并抽取甲
    基橙试剂,持续滴入混合反应器中,与生水取样水充分混合,并通过电子眼进行记录;
    (2)将硫酸标准溶液持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色与色彩饱和度变
    化,并生成动态曲线,与主控板中预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:
    当曲线达到高度拟合后,硫酸标准溶液停止滴入,并通过主控板记录单位体积生水取
    样水耗酸量;
    2.单位体积蒸汽取样水耗酸量检测
    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器出口蒸汽取样水至混合反应器中,进行搅拌,并抽取甲
    基橙试剂,持续滴入混合反应器中,与出口蒸汽取样水充分混合,并通过电子眼进行记录;
    (2)将硫酸标准溶液持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色与色彩饱和度变
    化,并生成动态曲线,与主控板中预存标准曲线对比:
    当曲线达到高度拟合后,硫酸标准溶液停止滴入,并通过主控板记录单位体积蒸汽取
    样水耗酸量;
    3.湿蒸汽干度计算
    G=(B-A)*100/B
    式中:G-湿蒸汽干度,%;
    A-单位体积生水取样水耗酸量,mL;
    B-单位体积蒸汽取样水耗酸量,mL;
    主控板通过上式计算,将湿蒸汽干度值显示在操作显示面板上,并记录当前时间与当
    前湿蒸汽干度值并将结果存入主控板数据库;
    步骤3.单位体积生水取样水亚硫酸钠过剩量检测
    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器进口生水取样水至混合反应器中,进行搅拌,并依次抽
    取盐酸,淀粉水溶液先后持续滴入混合反应器中,与生水取样水充分混合,电子眼启动持续
    检测功能;
    (2)抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色及色彩饱和度变
    化,并生成动态曲线与预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:
    当曲线达到干度拟合后,酸-碘化钾溶液停止滴入,记录,碘酸-碘化钾溶液消耗量V1;
    (3)抽取与进口生水取样水体积相同湿蒸汽发生器蒸汽取样水至混合反应器中,进行
    搅拌,并依次抽取盐酸,淀粉水溶液和碘酸-碘化钾溶液,先后持续滴入混合反应器中,与生
    水取样水充分混合,电子眼启动持续检测功能;
    (4)抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色及色彩饱和度变
    化,并生成动态曲线与预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:
    当曲线达到高度拟合后,碘酸-碘化钾溶液停止滴入,记录碘酸-碘化钾溶液消耗量V2;
    计算公式:
    亚硫酸钠过剩量GS=[T(V2-V1)÷VS]×103
    其中:
    GS——亚硫酸钠过剩量
    V1——生水取样水消耗碘酸-碘化钾标准溶液体积,mL
    V2——蒸汽取样水消耗碘酸-碘化钾标准溶液体积,mL
    T——碘酸-碘化钾标准溶液浓度,mg/mL
    VS——生水取样水体积,mL
    主控板通过上式计算后,将亚硫酸钠过剩量值显示在操作显示面板上并记录当前时间
    与亚硫酸钠过剩量值并将结果存入主控板数据库。
    7.根据权利要求6所述的水质自动检测方法,其特征在于,所述的高度拟合为:颜色变
    化标准曲线与颜色变化动态曲线拟合度≥98%,色彩饱和度变化标准曲线与色彩饱和度变
    化动态曲线拟合度≥95%。
    8.根据权利要求6所述的水质自动检测方法,其特征在于,所述的硬度检测过程中,颜
    色与色彩饱和度变化标准曲线生成过程为:取已知硬度值取样水作为标准水样,加入混合
    反应器中,启动装置硬度检测功能,抽取氨一氯化铵缓冲液,持续滴入混合反应器中,随后
    抽取铬黑T指示剂,持续滴入混合反应器中,与取样水充分混合,按预定量持续滴入EDTA标
    准溶液,电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度变化标准曲线,并记录在主控板
    硬度预设值存储寄存器中;
    所述的湿蒸汽干度检测过程中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成过程为:取已知
    湿蒸汽干度值取样水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置干度检测功能,抽取甲基
    橙试剂,持续滴入混合反应器中,取样水充分混合,按预定量持续滴入硫酸标准溶液至混合
    反应器中,电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度变化标准曲线,并记录在主控
    板干度预设值存储寄存器中;
    所述的亚硫酸钠过剩量检测过程中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成:取已知亚
    硫酸钠过剩量值取样水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置亚硫酸钠过剩量检测
    功能,抽取盐酸,淀粉水溶液滴入混合反应器中,抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器中,
    电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度变化标准曲线,并记录在主控板亚硫酸钠
    过剩量存储寄存器中。
    9.根据权利要求6所述的水质自动检测方法,其特征在于,所述的水质自动检测之前,
    进行装置自检,自检包括以下步骤:
    1.试剂检验
    自动检测装置开机后,通过主控板发出自检指令,对试剂存贮矩阵室各试剂量进行缺
    失性检测:
    若有某种试剂缺失,主控板发出报警指令将缺失的试剂名称显示在操作显示面板上,
    提示人工添加;
    若无缺失检验通过,自检进入下一步;
    2.混合器密闭性检验
    主控板首先给出电子眼识别光感指令,检测时间1~3秒:
    密闭空间若有透光,主控板发出报警并在操作显示面板提示“密闭性异?!?;
    若密闭性良好检验通过,自检进入下一步;
    3.混合反应器异常检测
    主控板启动混合反应器,混合驱动器工作,安装在混合反应器内部的位移传感器反馈
    信号至主控板:
    若有异常主控板发出报警并在操作显示面板提示“混合驱动器故障”;
    若混合驱动器工作正常,自检结束。
    10.根据权利要求6所述的水质自动检测方法,其特征在于,所述的检测方法,在检测之
    前,对电子眼进行白平衡矫正,白平衡校正光源持续亮90~110ms,电子眼记录白平衡数据
    值并存储。

    说明书

    一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置及方法

    技术领域:

    本发明涉及油田开采技术领域,具体涉及一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装
    置及方法。

    背景技术:

    国内在稠油开采中普遍采用蒸汽吞吐方式,此方法是将湿蒸汽发生器产生的高温
    高压的湿蒸汽注入地下油层,从而降低稠油粘度,提高油井采收率。

    湿蒸汽发生器对水质要求较高,水中的总硬度要求不超过0.001moL/L,如果水质
    硬度超标会导致炉管迅速结垢。炉管结垢后使热传导能力下降,增加燃料的消耗量。如果长
    时间漏硬运行,极易造成爆管等重大安全事故。

    湿蒸汽干度是稠油热采技术中的一项主要指标,它不仅关系到采出稠油的质量,
    还对油田采油设备的安全运行有着不可忽视的作用。

    此外湿蒸汽发生器用水中的亚硫酸钠过剩量低会造成湿蒸汽发生器炉管的氧腐
    蚀,过高会产生有毒气体,产生的硫化氢气体有爆炸危险,产生氢氧化钠使水的PH值升高引
    起苛性脆化,过热时导致结垢更加严重。

    目前测定以上水质参数及湿蒸汽干度的方法主要分为以下几种:人工化验法、PH
    值法、电导率法、微波测定法、体积计算法、光谱测定法等,但考虑到成本及技术方法的成熟
    度,现今多数还是采用人工化验方法,但由于采用人工滴定法测定过程中包括取样水的颜
    色变化、混合速度不一致以及人眼对光感及色彩的敏感度不一致等多种客观因素,造成此
    方法误差较大与化验时间滞后等诸多缺陷,致使湿蒸汽发生器长期低效运行。

    发明内容:

    本发明的目的是提供一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置及方法,该发明为
    提高精度且考虑方法稳定性,延用原化学检验方法,利用标准溶液,将电子眼对色彩饱和度
    及对比度的动态辨识度调制为标准信号输出,将信号通过主控板绘制成标准曲线,将该曲
    线记录为标准零点,在湿蒸汽发生器运行中与动态水质检验结果曲线对比,判断拟合度达
    到标准后,可计算出当前水质指标值,此方式稳定可靠、准确性高,是提高湿蒸汽发生器水
    质检测精度的有效方法,以此方法为核心再结合伺服和计量控制器件,研发出湿蒸汽发生
    器水质自动检测装置,该装置可24小时在线检测湿蒸汽发生器水质硬度总量、蒸汽干度和
    亚硫酸钠过剩量指标。

    该装置将湿蒸汽发生器柱塞泵入口水样及蒸汽干度取样水接入装置后,通过自动
    设定相关参数后,装置有序的自动取样、自动滴定、电子眼识别等方法可以将湿蒸汽发生器
    用水水质总硬度、蒸汽干度及亚硫酸钠过剩量通过主控板计算后,直接显示在装置的操作
    显示面板上并记录。

    湿蒸汽发生器水质自动检测装置是模拟人工化学方法化验的步骤,通过微量计量
    泵按顺序滴定各类试剂,混合均匀后通过电子手段模拟人眼实现颜色、色调、饱和度、对比
    度等多项参数的反馈并生成多条动态曲线,动态曲线与预存的标准曲线对比,使之达到高
    拟合后停止滴定,计算试剂消耗量,通过装置内部主控板预设的公式即可计算出湿蒸汽发
    生器用水的硬度、蒸汽干度及亚硫酸钠过剩量。

    为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

    一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置,该装置包括操作显示面板,主控板,密
    闭检测仓和试剂存贮矩阵室,其中:

    所述的主控板设有电子眼接口和清洗烘干器接口;

    所述的密闭检测仓内设有混合反应器、电子眼和清洗烘干器;

    所述的试剂存贮矩阵室通过线路与密闭检测仓连接,密闭检测仓和湿蒸汽发生器
    水样入口连接,密闭检测仓和湿蒸汽发生器水样出口连接,电子眼通过线路与主控板电子
    眼接口连接,清洗烘干器通过线路与主控板清洗烘干器接口连接,主控板通过线路分别与
    操作显示面板、湿蒸汽发生器水样入口、湿蒸汽发生器水样出口和试剂存贮矩阵室连接。

    所述的湿蒸汽发生器水样进口处设有生水取样计量泵,所述的生水取样计量泵通
    过线路与密闭检测仓连接;所述的湿蒸汽发生器水样出口处设有蒸汽取水样计量泵,所述
    的蒸汽取水样计量泵通过线路与密闭检测仓连接。

    所述的电子眼为双曲度电子眼,所述的双曲度电子眼包括两块凸透镜,两片颜色
    识别芯片,ARM微处理芯片和遮光板,所述的第一颜色识别芯片和第二颜色识别芯片通过
    ARM微处理芯片连接,第一颜色识别芯片下方设置第一凸透镜,第二颜色识别芯片下方设置
    第二凸透镜,并分别通过遮光板包围形成反射罩。

    所述的混合反应器上方设有滴定矩阵器,混合反应器侧壁设有白平衡校正光源,
    混合反应器底部设有残液排污阀,所述的滴定矩阵器与试剂存贮矩阵室连接,所述的残液
    排污阀通过残液排污管与外界连通。

    所述的密闭检测仓顶部设有气体排空器,所述的密闭检测仓底部设有混合驱动
    器,所述的混合驱动器和混合反应器底部连接,所述的密闭检测仓内侧壁设有进样穿板接
    头。

    所述的试剂存贮矩阵室内包括8个微量计量泵和8个对应试剂器皿,各微量计量泵
    依次排列,并分别与8个对应试剂器皿连接,试剂器皿底部分别设有称重传感器;其中,所述
    的8个试剂器皿分别为甲基橙试剂器皿、硫酸标准溶液试剂器皿、氨一氯化铵试剂器皿、铬
    黑T试剂器皿、EDTA试剂器皿、与盐酸试剂器皿、淀粉水溶液试剂器皿和碘酸-碘化钾试剂器
    皿,所述的8个微量计量泵中,第一微量计量泵与甲基橙试剂器皿连接;第二微量计量泵与
    硫酸标准溶液试剂器皿连接;第三微量计量泵与氨一氯化铵试剂器皿连接;第四微量计量
    泵与铬黑T试剂器皿连接;第五微量计量泵与EDTA试剂器皿连接;第六微量计量泵与盐酸试
    剂器皿连接;第七微量计量泵与淀粉水溶液试剂器皿连接;第八微量计量泵与碘酸-碘化钾
    试剂器皿连接。

    采用所述的油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置进行水质自动检测的方法,包括
    以下步骤:

    步骤1.生水硬度检测

    1.单位体积生水取样水EDTA标准溶液消耗量

    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器进口生水取样水至混合反应器中,进行搅拌,并抽
    取氨一氯化铵缓冲液,持续滴入混合反应器中,随后抽取铬黑T指示剂,持续滴入混合反应
    器中,与生水取样水充分混合,并通过电子眼进行记录;

    (2)将EDTA标准溶液持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色与色彩饱和
    度变化,并生成动态曲线,与主控板中预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当曲线达到高度拟合后,EDTA标准溶液停止滴入,并通过主控板记录单位体积生
    水取样水EDTA标准溶液消耗量;

    2.生水硬度计算

    根据取样量和滴定量计算出硬度:YD=1000CV/Vs

    式中YD——生水硬度

    C——EDTA标准溶液的浓度,moL/L;

    V——单位体积生水取样水EDTA标准溶液消耗量,mL;

    Vs——单位体积生水取样水,mL;

    主控板通过上式计算,将生水硬度值显示在操作显示面板上并记录当前时间与当
    前硬度值并将结果存入主控板数据库;

    步骤2.湿蒸汽干度检测

    1.单位体积生水取样水耗酸量检测

    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器进口生水取样水至混合反应器中,进行搅拌,并抽
    取甲基橙试剂,持续滴入混合反应器中,与生水取样水充分混合,并通过电子眼进行记录;

    (2)将硫酸标准溶液持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色与色彩饱和
    度变化,并生成动态曲线,与主控板中预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当曲线达到高度拟合后,硫酸标准溶液停止滴入,并通过主控板记录单位体积生
    水取样水耗酸量;

    2.单位体积蒸汽取样水耗酸量检测

    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器出口蒸汽取样水至混合反应器中,进行搅拌,并抽
    取甲基橙试剂,持续滴入混合反应器中,与出口蒸汽取样水充分混合,并通过电子眼进行记
    录;

    (2)将硫酸标准溶液持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色与色彩饱和
    度变化,并生成动态曲线,与主控板中预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当曲线达到高度拟合后,硫酸标准溶液停止滴入,并通过主控板记录单位体积蒸
    汽取样水耗酸量;

    3.湿蒸汽干度计算

    G=(B-A)*100/B

    式中:G-湿蒸汽干度,%;

    A-单位体积生水取样水耗酸量,mL;

    B-单位体积蒸汽取样水耗酸量,mL;

    主控板通过上式计算,将湿蒸汽干度值显示在操作显示面板上,并记录当前时间
    与当前湿蒸汽干度值并将结果存入主控板数据库;

    步骤3.单位体积生水取样水亚硫酸钠过剩量检测

    (1)抽取单位体积湿蒸汽发生器进口生水取样水至混合反应器中,进行搅拌,并依
    次抽取盐酸,淀粉水溶液先后持续滴入混合反应器中,与生水取样水充分混合,电子眼启动
    持续检测功能;

    (2)抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色及色彩饱和
    度变化,并生成动态曲线与预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当曲线达到干度拟合后,酸-碘化钾溶液停止滴入,记录,碘酸-碘化钾溶液消耗量
    V1;

    (3)抽取与进口生水取样水体积相同湿蒸汽发生器蒸汽取样水至混合反应器中,
    进行搅拌,并依次抽取盐酸,淀粉水溶液和碘酸-碘化钾溶液,先后持续滴入混合反应器中,
    与生水取样水充分混合,电子眼启动持续检测功能;

    (4)抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器中,并通过电子眼记录颜色及色彩饱和
    度变化,并生成动态曲线与预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当曲线达到高度拟合后,碘酸-碘化钾溶液停止滴入,记录碘酸-碘化钾溶液消耗
    量V2;

    计算公式:

    亚硫酸钠过剩量GS=[T(V2-V1)÷VS]×103

    其中:

    GS——亚硫酸钠过剩量

    V1——生水取样水消耗碘酸-碘化钾标准溶液体积,mL

    V2——蒸汽取样水消耗碘酸-碘化钾标准溶液体积,mL

    T——碘酸-碘化钾标准溶液浓度,mg/mL

    VS——生水取样水体积,mL

    主控板通过上式计算后,将亚硫酸钠过剩量值显示在操作显示面板上并记录当前
    时间与亚硫酸钠过剩量值并将结果存入主控板数据库。

    所述的高度拟合为:颜色变化标准曲线与颜色变化动态曲线拟合度≥98%,色彩
    饱和度变化标准曲线与色彩饱和度变化动态曲线拟合度≥95%。

    所述的硬度检测过程中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成过程为:取已知硬
    度值取样水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置硬度检测功能,抽取氨一氯化铵缓
    冲液,持续滴入混合反应器中,随后抽取铬黑T指示剂,持续滴入混合反应器中,与取样水充
    分混合,按预定量持续滴入EDTA标准溶液,电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和
    度变化标准曲线,并记录在主控板硬度预设值存储寄存器中;

    所述的湿蒸汽干度检测过程中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成过程为:取
    已知湿蒸汽干度值取样水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置干度检测功能,抽取
    甲基橙试剂,持续滴入混合反应器中,取样水充分混合,按预定量持续滴入硫酸标准溶液至
    混合反应器中,电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度变化标准曲线,并记录在
    主控板干度预设值存储寄存器中;

    所述的亚硫酸钠过剩量检测过程中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成:取已
    知亚硫酸钠过剩量值取样水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置亚硫酸钠过剩量
    检测功能,抽取盐酸,淀粉水溶液滴入混合反应器中,抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应
    器中,电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度变化标准曲线,并记录在主控板亚
    硫酸钠过剩量存储寄存器中。

    所述的水质自动检测之前,进行装置自检,自检包括以下步骤:

    1.试剂检验

    自动检测装置开机后,通过主控板发出自检指令,对试剂存贮矩阵室各试剂量进
    行缺失性检测:

    若有某种试剂缺失,主控板发出报警指令将缺失的试剂名称显示在操作显示面板
    上,提示人工添加;

    若无缺失检验通过,自检进入下一步;

    2.混合器密闭性检验

    主控板首先给出电子眼识别光感指令,检测时间1~3秒:

    密闭空间若有透光,主控板发出报警并在操作显示面板提示“密闭性异?!?;

    若密闭性良好检验通过,自检进入下一步;

    3.混合反应器异常检测

    主控板启动混合反应器,混合驱动器工作,安装在混合反应器内部的位移传感器
    反馈信号至主控板:

    若有异常主控板发出报警并在操作显示面板提示“混合驱动器故障”;

    若混合驱动器工作正常,自检结束。

    所述的检测方法,在检测之前,对电子眼进行白平衡矫正,白平衡校正光源持续亮
    90~110ms,电子眼记录白平衡数据值并存储。

    所述的检测方法,在检测之前,对混合反应器进行清洗,清洗包括以下步骤:

    (1)启动残液排除阀,将混合反应器内部残液排空;

    (2)残液排污阀关闭,并对混合反应器进行高速清洗;

    (3)持续抽取湿蒸汽发生器进口样水至将残液清洗干净;

    (4)排除残液;

    (5)将(2)~(4)步循环执行2~4次,并烘干,清洗完成。

    本发明的技术原理:

    湿蒸汽发生器水质自动检测装置是模拟人工化学方法化验的设备,通过微量计量
    泵按顺序滴定各类试剂,混合均匀后通过电子手段模拟人眼实现颜色、色调、饱和度、对比
    度等多项参数的反馈并生成多条动态曲线。动态曲线与预存的标准曲线对比,判断拟合度
    达到标准后停止滴定,计算试剂消耗量,通过装置内部主控板预设的公式即可计算出湿蒸
    汽发生器用水的硬度、湿蒸汽干度值及亚硫酸钠过剩量。

    众所周知,自然界中任何一种色光都可由R、G、B三基色按不同的比例相加混合而
    成,如附图4所示,当三基色分量都为N(最弱)时混合为黑色光;当三基色分量都为M(最强)
    时混合为白色光。任一颜色F是这个立方体坐标中的一点,调整三色系数R、G、B中的任一系
    数都会改变F的坐标值,也即改变了F的色值,r、g、b值计算公式如下:r=R/(R+G+B),g=G/
    (R+G+B),b=B/(R+G+B);则在RGB颜色空间,任意色光F都可以用R、G、B三色不同分量的相加
    混合而成,所以F=r[R]+g[G]+b[B],其中rgb是坐标系数。

    在装置进入检测过程中,白平衡校正光源常亮且恒定亮度,为电子眼提供色彩饱
    和度变化基准亮度,H为色彩饱和度变化曲线,滴定原点至滴定终点与F值255-0方向变化必
    定会产生颜色变化曲线S,如附图5所示,电子眼通过凸透镜发出光束,以无死角的方式扫描
    混合反应器内部液体,当两只颜色识别芯片交替工作,交替发出RGB基准色及混合色光束,
    混合反应器内的液体颜色变化均可反射至对应的颜色传感器接收端,并将所测的数据通过
    ARM微处理器芯片实时传送,液体的颜色、色彩饱和度等变化同时将数据转换为模拟信号送
    入主控板,记录色彩饱和度变化曲线H和颜色变化曲线S,水质自动检测原理图,如图3所示。

    本发明的有益效果:

    (1)本发明装置的主要功能是对湿蒸汽发生器水质检测中总硬度、湿蒸汽干度与
    亚硫酸钠过剩量的在线检测,涵盖了湿蒸汽发生器运行中主要参数的检测,该装置的应用
    有效改善了湿蒸汽发生器水质检测滞后性、检测精度低和相关人为因素等问题,实现了湿
    蒸汽发生器运行中水质参数的实时在线检测,为闭环控制系统提供了标准信号输出,提高
    注汽质量的同时为湿蒸汽发生器安全生产提供了重要参数依据。

    (2)本发明装置的应用实现了湿蒸汽发生器入口水质及湿蒸汽干度指标的实时动
    态检测,有效提高了湿蒸汽发生器的注汽质量及生产运行安全性,取得了较好的经济效益
    与社会效益。

    (3)本发明的湿蒸汽发生器水质自动检测装置,不但可以将水质硬度、湿蒸汽干
    度、亚硫酸钠过剩量检验结果显示在操作显示面板上,同时支持标准RS485总线方式将检验
    结果等信息上传至信息管理或控制设备上,为闭环控制系统提供检验结果信号,支持标准
    MODBUSRTU协议,在装置适用上,不仅适用于油田目前常用的软化污水检测,同时也适用于
    地下水,无需二次校准。

    附图说明:

    图1为本发明实施例1采用的装置的结构示意图,其中:

    1-操作显示面板;2-主控板,其中,2-1-电子眼接口,2-2-清洗烘干器接口,2-3-电
    源及外部通讯接口;3-密闭检测仓,其中,3-1-电子眼,3-2-清洗烘干器,3-3-滴定矩阵器,
    3-4-白平衡校正光源,3-5-位移传感器,3-6-残液排污阀,3-7-混合驱动器,3-8-混合反应
    器,3-9-气体排空器,3-10-进样穿板接头;4-生水取样计量泵;5-蒸汽取样水计量泵;6-试
    剂存贮矩阵室,其中,6-1-第一微量计量泵,6-2-第二微量计量泵,6-3-第三微量计量泵,6-
    4-第四微量计量泵,6-5-第五微量计量泵,6-6-第六微量计量泵,6-7-第七微量计量泵,6-
    8-第八微量计量泵,6-9-称重传感器;A-控制总线,B-取样管排,C-残液排污管;

    图2为本发明实施例1的双曲度电子眼的结构示意图,其中:3-1-双曲度电子眼,3-
    1-1-第一凸透镜,3-1-2-第二凸透镜,3-1-3-ARM微处理芯片,3-1-4-第一颜色识别芯片,3-
    1-5-第二颜色识别芯片,3-1-6-遮光板;

    图3为本发明实施例1的水质自动检测原理图;

    图4为光学三原色成色原理图;

    图5为本发明实施例1硬度曲线中颜色变化曲线对比示意图;其中:X轴为滴定试剂
    消耗量,Y轴为颜色变化F值,S为颜色变化标准曲线,S1为检测水样颜色变化动态曲线;

    图6为本发明实施例1硬度曲线中色彩饱和度变化曲线对比示意图,其中:X轴为滴
    定试剂消耗量,Y轴为颜色变化F值,H为水样色彩饱和度变化标准曲线,H1为检测水样色彩
    饱和度变化动态曲线。

    具体实施方式:

    下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

    实施例1

    本实施例中,双曲度电子眼在工作中发出的光照强度为150流明;

    在水质检测之前分别进行硬度检测、湿蒸汽干度检测与亚硫酸钠过剩量检测的颜
    色与色彩饱和度变化标准曲线生成,各标准曲线的生成过程为:

    在硬度检测中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成过程为:取已知硬度值取样
    水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置硬度检测功能,抽取氨一氯化铵缓冲液,持
    续滴入混合反应器中,随后抽取铬黑T指示剂,持续滴入混合反应器中,与取样水充分混合,
    按预定量持续滴入EDTA标准溶液,双曲度电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度
    变化标准曲线,并记录在主控板硬度预设值存储寄存器中;

    在湿蒸汽干度检测中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成过程为:取已知湿蒸
    汽干度值取样水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置干度检测功能,抽取甲基橙试
    剂,持续滴入混合反应器中,取样水充分混合,按预定量持续滴入硫酸标准溶液至混合反应
    器中,双曲度电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度变化标准曲线,并记录在主
    控板干度预设值存储寄存器中;

    在亚硫酸钠过剩量检测中,颜色与色彩饱和度变化标准曲线生成:取已知亚硫酸
    钠过剩量值取样水作为标准水样,加入混合反应器中,启动装置亚硫酸钠过剩量检测功能,
    抽取盐酸,淀粉水溶液滴入混合反应器中,抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器中,双曲
    度电子眼监视检测全过程并生成颜色与色彩饱和度变化标准曲线,并记录在主控板亚硫酸
    钠过剩量存储寄存器中。

    一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置,结构示意图如图1所示,该装置包括操
    作显示面板1,主控板2,密闭检测仓3和试剂存贮矩阵室6,其中:

    所述的主控板2设有双曲度电子眼接口2-1,清洗烘干器接口2-2和电源及外部通
    讯接口2-3;

    所述的密闭检测仓3内设有混合反应器3-8、双曲度电子眼3-1和清洗烘干器3-2;

    所述的试剂存贮矩阵室6通过线路与密闭检测仓3连接,密闭检测仓3分别和湿蒸
    汽发生器水样入口、湿蒸汽发生器水样出口连接,双曲度电子眼3-1通过线路与双曲度电子
    眼接口2-1连接,清洗烘干器3-2通过线路与清洗烘干器接口2-2连接,主控板2通过线路分
    别与操作显示面板1、湿蒸汽发生器水样入口、湿蒸汽发生器水样出口和试剂存贮矩阵室6
    连接;

    所述的湿蒸汽发生器水样进口处设有生水取样计量泵4,所述的生水取样计量泵4
    通过线路与密闭检测仓3连接;所述的湿蒸汽发生器水样出口处设有蒸汽取水样计量泵5,
    所述的蒸汽取水样计量泵5通过线路与密闭检测仓3连接;

    所述的双曲度电子眼3-1结构示意图如图2所示,包括两块凸透镜,两片颜色识别
    芯片,ARM微处理芯片3-1-3和遮光板3-1-6,所述的第一颜色识别芯片3-1-4和第二颜色识
    别芯片3-1-5通过ARM微处理芯片3-1-3连接,第一颜色识别芯片3-1-4下方设置第一凸透镜
    3-1-1,第二颜色识别芯片3-1-5下方设置第二凸透镜3-1-2,并分别通过遮光板3-1-6包围
    形成反射罩;

    所述的混合反应器3-8上方设有滴定矩阵器3-3,混合反应器3-8侧壁设有白平衡
    校正光源3-4,混合反应器3-8底部设有残液排污阀3-6,所述的滴定矩阵器3-3与试剂存贮
    矩阵室6连接,所述的残液排污阀3-6通过残液排污管C与外界连通;

    所述的密闭检测仓3顶部设有气体排空器3-9,所述的密闭检测仓3底部设有混合
    驱动器3-7,所述的混合驱动器3-7和混合反应器3-8底部连接,所述的密闭检测仓3内侧壁
    设有进样穿板接头3-10;

    所述的试剂存贮矩阵室6内包括8个微量计量泵和8个对应试剂器皿,各微量计量
    泵依次排列,并分别与8个对应试剂器皿连接,试剂器皿底部分别设有称重传感器6-9;其
    中,所述的8个试剂器皿分别为甲基橙试剂器皿、硫酸标准溶液试剂器皿、氨一氯化铵试剂
    器皿、铬黑T试剂器皿、EDTA试剂器皿、与盐酸试剂器皿、淀粉水溶液试剂器皿和碘酸-碘化
    钾试剂器皿,所述的8个微量计量泵中,第一微量计量泵6-1与甲基橙试剂器皿连接;第二微
    量计量泵6-2与硫酸标准溶液试剂器皿连接;第三微量计量泵6-3与氨一氯化铵试剂器皿连
    接;第四微量计量泵6-4与铬黑T试剂器皿连接;第五微量计量泵6-5与EDTA试剂器皿连接;
    第六微量计量泵6-6与盐酸试剂器皿连接;第七微量计量泵6-7与淀粉水溶液试剂器皿连
    接;第八微量计量泵6-8与碘酸-碘化钾试剂器皿连接。

    本实施例中采用的生水为软化水,也可以采用处理后的污水,采用所述的油田湿
    蒸汽发生器水质自动检测装置进行水质自动检测的方法,在自动检测之前,进行装置自检,
    自检包括以下步骤:

    1.试剂检验

    自动检测装置开机后,通过主控板2发出自检指令,对试剂存贮矩阵室6各试剂量
    进行缺失性检测:

    若有某种试剂缺失,主控板2发出报警指令将缺失的试剂名称显示在操作显示面
    板1上,提示人工添加;

    若无缺失检验通过,自检进入下一步;

    2.混合器密闭性检验

    主控板2首先给双曲度电子眼3-1识别光感指令,检测时间1秒:

    密闭空间若有透光,主控板2发出报警并在操作显示面板1提示“密闭性异?!?;

    若密闭性良好检验通过,自检进入下一步;

    3.混合反应器异常检测

    主控板2启动混合反应器3-8,混合驱动器3-7工作,安装在混合反应器3-8内部的
    位移传感器3-5反馈信号至主控板2:

    若有异常主控板2发出报警并在操作显示面板1提示“混合驱动器故障”;

    若混合驱动器3-7工作正常,自检结束;

    并对双曲度电子眼3-1进行白平衡矫正,白平衡校正光源3-4持续亮90ms,R、G、B值
    均为255此点也为滴定原点,双曲度电子眼3-1记录白平衡数据值并存储;

    进行清洗混合反应器3-8,包括以下步骤:

    (1)启动残液排除阀,将混合反应器3-8内部残液排空;

    (2)残液排污阀3-6关闭,并对混合反应器3-8进行高速清洗;

    (3)通过生水取样计量泵4持续抽取湿蒸汽发生器进口样水至将残液清洗干净;

    (4)排除残液;

    (5)将(2)~(4)步循环执行2次,并烘干,清洗完成,开始水质自动检测;

    水质自动检测的方法包括以下步骤:

    步骤1.水质硬度检测

    1.软化水样EDTA标准溶液消耗量

    (1)通过生水取样计量泵4抽取100mL湿蒸汽发生器进口软化水样至混合反应器3-
    8中,进行搅拌,并通过第三微量计量泵6-3抽取3mL氨一氯化铵缓冲液,持续滴入混合反应
    器3-8中,随后通过第四微量计量泵6-4抽取0.12mL铬黑T指示剂,持续滴入混合反应器3-8
    中,与软化水样充分混合,并通过双曲度电子眼3-1进行记录;

    (2)通过第五微量计量泵6-5将0.001mmoL/L EDTA标准溶液持续滴入混合反应器
    3-8中,并通过双曲度电子眼3-1记录颜色与色彩饱和度变化,并生成动态曲线,与主控板2
    中预存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当颜色变化动态曲线与颜色变化标准曲线S拟合度≥98%,色彩饱和度变化曲线
    与色彩饱和度变化标准曲线H拟合度≥95%后,第五微量计量泵6-5停止滴入,颜色变化曲
    线对比示意图如图5所示,色彩饱和度变化曲线对比示意图如图6所示,通过主控板2记录软
    化水样EDTA标准溶液消耗量1.5mL;

    2.水质硬度计算

    根据取样量和滴定量计算出硬度:

    YD=1000CV/Vs=1000×0.001×1.5÷100=0.015mmoL/L

    式中YD——软化水硬度,mmoL/L

    C——EDTA标准溶液的浓度,moL/L;

    V——软化水样EDTA标准溶液消耗量,mL;

    Vs——软化水样体积,mL;

    主控板2通过上式计算,将软化水硬度值显示在操作显示面板1上并记录当前时间
    与当前硬度值并将结果存入主控板数据库;

    步骤2.湿蒸汽干度检测

    1.软化水样耗酸量检测

    (1)通过生水取样计量泵4抽取20mL湿蒸汽发生器进口软化水样至混合反应器3-8
    中,进行搅拌,并通过第一微量计量泵6-1抽取0.12mL甲基橙试剂,持续滴入混合反应器3-8
    中,与软化水样充分混合,并通过双曲度电子眼3-1进行记录;

    (2)通过第二微量计量泵6-2将0.025moL/L硫酸标准溶液持续滴入混合反应器3-8
    中,并通过双曲度电子眼3-1记录颜色与色彩饱和度变化,并生成动态曲线,与主控板2中预
    存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当颜色变化动态曲线与颜色变化标准曲线S拟合度≥98%,色彩饱和度变化曲线
    与色彩饱和度变化标准曲线H拟合度≥95%后,第二微量计量泵6-2停止滴入,并通过主控
    板2记录软化水样耗酸量4mL;

    2.蒸汽取样水耗酸量检测

    (1)通过蒸汽取样水计量泵5抽取20mL湿蒸汽发生器出口蒸汽取样水至混合反应
    器3-8中,进行搅拌,并通过第一微量计量泵6-1抽取0.12mL甲基橙试剂,持续滴入混合反应
    器3-8中,与出口蒸汽取样水充分混合,并通过双曲度电子眼3-1进行记录;

    (2)通过第二微量计量泵6-2将0.025moL/L硫酸标准溶液持续滴入混合反应器3-8
    中,并通过双曲度电子眼3-1记录颜色与色彩饱和度变化,并生成动态曲线,与主控板2中预
    存颜色与色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当颜色变化动态曲线与颜色变化标准曲线S拟合度≥98%,色彩饱和度变化曲线
    与色彩饱和度变化标准曲线H拟合度≥95%后,第二微量计量泵6-2停止滴入,并通过主控
    板2记录蒸汽取样水耗酸量16.2mL;

    3.湿蒸汽干度计算

    G=(B-A)×100÷B=(16.2-4)×100÷16.2=75.3

    式中:G-湿蒸汽干度,%;

    A-软化水样耗酸量,mL;

    B-蒸汽取样水耗酸量,mL;

    主控板2通过上式计算,将湿蒸汽干度值显示在操作显示面板1上,并记录当前时
    间与当前湿蒸汽干度值并将结果存入主控板数据库;

    步骤3.亚硫酸钠过剩量检测

    1.软化水样碘酸-碘化钾溶液消耗量检测

    (1)通过生水取样计量泵4抽取100mL湿蒸汽发生器进口软化水样至混合反应器3-
    8中,进行搅拌,并依次通过第六微量计量泵6-6、第七微量计量泵6-7和第八微量计量泵6-
    8,分别抽取1mL盐酸,1mL淀粉水溶液和碘酸-碘化钾溶液,先后持续滴入混合反应器3-8中,
    与软化水样充分混合,双曲度电子眼3-1启动持续检测功能;

    (2)通过第八微量计量泵6-8抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器3-8中,并通过
    双曲度电子眼3-1记录颜色及色彩饱和度变化,并生成动态曲线与预存颜色及色彩饱和度
    变化标准曲线对比:

    当颜色变化动态曲线与颜色变化标准曲线S拟合度≥98%,色彩饱和度变化曲线
    与色彩饱和度变化标准曲线H拟合度≥95%后,碘酸-碘化钾溶液停止滴入,记录碘酸-碘化
    钾溶液消耗量2mL;

    2.蒸汽取样水碘酸-碘化钾溶液消耗量检测

    (1)抽取100ml湿蒸汽发生器蒸汽取样水至混合反应器中,进行搅拌,并依次抽取
    盐酸,淀粉水溶液和碘酸-碘化钾溶液,先后持续滴入混合反应器中,与蒸汽取样水充分混
    合,双曲度电子眼3-1启动持续检测功能;

    (2)抽取碘酸-碘化钾持续滴入混合反应器中,并通过双曲度电子眼3-1记录颜色
    及色彩饱和度变化,并生成动态曲线与预存颜色及色彩饱和度变化标准曲线对比:

    当颜色变化动态曲线与颜色变化标准曲线S拟合度≥98%,色彩饱和度变化曲线
    与色彩饱和度变化标准曲线H拟合度≥95%后、碘酸-碘化钾溶液停止滴入,记录蒸汽取样
    水碘酸-碘化钾溶液消耗量2.6mL;

    3.亚硫酸钠过剩量计算

    计算公式:

    根据取样量和滴定量计算出过剩量

    GS=[T(V2-V1)÷VS]×103=[1(2.6-2.0)÷100]×103=6mg/L

    其中:

    GS——亚硫酸钠过剩量,mg/L

    V1——软化水样消耗碘酸-碘化钾标准溶液体积,mL

    V2——蒸汽取样水消耗碘酸-碘化钾标准溶液体积,mL

    T——碘酸-碘化钾标准溶液浓度,mg/mL

    VS——软化水样体积,mL

    主控板2通过上式计算后,将亚硫酸钠过剩量值显示在操作显示面板1上并记录当
    前时间与亚硫酸钠过剩量值并将结果存入主控板数据库,水质自动检测原理图,如图3所
    示。

    关于本文
    本文标题:一种油田湿蒸汽发生器水质自动检测装置及方法.pdf
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