一种免维护的油品在线光谱分析采样方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种免维护的油品在线光谱分析采样方法及其系统。该方法依次包括油品的快速采样、油品的恒温预处理和油品的光谱测量，其中，油品预处理采用空气压缩冷却方式对流经管内的油品实行制冷恒温，光谱测量采用电磁阀开关切换的间歇式周期性测量方式，并使油品以湍流方式流入光谱分析池，在快速采样回路设置调节管线流阻分配的管路，对电磁阀开关切换时油品预处理和光谱测量设备所承受的压强变化进行控制。采用本发明专利技术可免去杂质、气泡和水的去除过程；具有自清洁，免维护，系统结构简单，成本低，占地面积小，运行可靠等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及炼油企业油品在线分析领域，特别是免维护的油品在线光谱分 析采样方法及其系统。技术背景目前，我国的炼油企业对油品分析普遍采用人工取样分析法。该方法分析 周期长，准确性差，导致油品生产的操作水平低下，产品质量波动大，能耗高， 同时伴随产生了一系列的经济问题和环境问题。对油品进行实时在线分析，实 现对产品质量的精确控制，必将显著提高油品生产过程的自动化水平与经济效、人在众多的油品在线分析技术之中，光谱分析技术具有分析速度快、分析效 率高、无需化学试剂、光谱特征性强等优势。光谱分析技术通过采集透射或反 射光中被吸收的谱段，确定被测样品中各基团的组分和含量，通过化学计量学 方法预测被测样品的相关属性。随着光纤传输技术、光传感技术与化学计量学 的成熟，油品的在线光谱分析技术的发展已开始广泛应用在工业过程。光谱的在线分析具有两种方式(1 )直接在油品生产管路上进行光谱测量； (2)将油品从生产管路引出，通过实时采样进行光谱测量。前者受油品生产 的工况影响较大，设计结构复杂，测量精度难于保证，制造价格高昂；而后者 虽然具有一定的测量滞后，但是不容易改变工况，结构较为简单，制造成本较 低。所以光谱在线分析倾向于采用后一种方式。然而，油品中的水、杂质、气泡和油品的温度都会对光谱测量结果产生不 利影响，水中含有带氢基团羟基，对油品中带氢基团在光谱图上的体现产生影 响。另外，水还容易附着在玻璃窗体表面影响光路的性质，使测量结果产生变 化。油品中的杂质主要是装置中催化剂的粉末、管线内壁铁锈等，过多的杂质 会阻碍光线的入射和接收。气泡由油品自身运动，工艺温度变化和管线压力波 动产生，过多气泡会使样品厚度减小，同时改变光路上油品物理属性，严重影 响测量。温度变化会导致光谱沿波长方向偏移，影响测量准确度。根据上述情况，现行油品光谱分析采样系统被设计为快速采样环节、油品 预处理环节和光谱测量环节三部分。快速采样环节使油品能快速流入光谱测量 环节，尽可能减少测量滞后。现有的技术实现方案有两种， 一种是在快速采样 回路中安装采样泵，另一种是增加采样进出管路之间的压差，如在样本回流管路安装文丘里管等。油品的预处理环节用于排除水、杂质、气泡和温度因素对 测量光谱的影响。目前的做法是采用水浴或油浴对油品进行温度控制，利用短 径旁路结构等除气泡，同时安装一到二级的过滤器和除水器。光谱测量环节中 光的照射方式有垂直于液面照射和平行于液面照射两种。垂直照射方式易受气 泡等因素的影响，所以平行照射方式已被普遍采纳。然而，目前炼油企业使用的在线光谱分析采样系统在结构功能上仍存在不 少缺陷。由于需要排除杂质、气泡、水及温度对光谱测量的影响，现有的光谱 分析采样系统总是在测量环节前安装除水器、除泡器、过滤器和水浴或油浴恒 温器。这些预处理设备大大提高了在线光谱分析系统的制造成本，增加了许多 维护检修工作，同时增大了系统整体故障率，降低了系统运行可靠性。为了更好的适应工况的变化，降低维护成本，提高在线光谱采样系统的可 靠性，开发一套全新的油品光谱采样系统成为必然。
技术实现思路
针对现有油品光谱在线采样系统的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种 免维护的油品在线光谱分析采样方法及其系统。本专利技术的免维护的油品在线光谱分析采样方法，依次包括利用快速采样回 路子系统从管线采样油品、利用样品预处理子系统对油品进行恒温预处理，利 用光谱测量子系统对油品进行光谱测量，油品再经快速采样回路子系统返回管 线，其特征在于所说的油品预处理采用空气压縮冷却方式对流经管内的油品 实行制冷恒温，光谱测量采用电磁阀开关切换的间歇式周期性测量方式，并使 油品以湍流方式流入光谱分析池，在快速采样回路子系统设置调节管线流阻分 配的管路，对电磁阀开关切换时油品预处理子系统和光谱测量子系统所承受的 压强变化进行控制。上述的电磁阀开关切换的间歇式周期性测量方式，其一个测量周期过程如 下关闭管线上的电磁阀，使油品在光谱分析池中静置数秒，直到气泡、水、 杂质和油品分层，油品中段性质稳定，利用油品中段进行光谱测量，测量结束 后打开电磁阀，将油品连同气泡、杂质和水一同冲出光谱分析池。实现免维护的油品在线光谱分析采样方法的系统，包括依次相连的快速采 样回路子系统、油品预处理子系统和光谱测量子系统，光谱测量子系统包括具 有光纤探头玻璃窗体的光谱分析池、防爆热电阻、光纤、光源和光谱仪，其特 征是在快速采样回路子系统的进样管和出样管之间设置带可调节手阀的管 道，在油品预处理子系统的出口与光谱分析池的进口之间接入电磁阀和湍流发生管。本专利技术的有益效果在于本专利技术采用在线间歇式周期性光谱测量方式，免去了杂质、气泡和水的去 除过程；利用空气压縮制冷方式恒温，使用空气作为冷却剂，清洁方便，无需 冗余的油水供给管路，占地面积小；油品以湍流方式流入光谱分析池，利用湍 流的冲刷作用可以实现光纤探头玻璃窗体的自清洁；通过调节快速采样回路子 系统流阻的分配，实现电磁阀开关切换时样品预处理和光谱测量子系统承受压 强变化可控，提高了系统整体的可靠性。实施本专利技术方法的系统结构简单，制 造成本。 附图说明图1为实施本专利技术方法的系统结构示意图。图中，1-工业控制计算机，2-工艺管线，3-第一手阀，4-限流孔板，5-可调节手阀，6-管道，7-第二手阀，8-快速采样回路子系统，9-油品预处理子系统，10-光谱测量子系统，11-压縮空 气冷却管，12-进气管，13-第一电磁阀，14-电磁阀，15-湍流发生管，16-光谱 分析池，17-光纤探头玻璃窗体，18-光纤，19-光源，20-光谱仪，21-防爆热电 阻。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术。参照图1，免维护的油品在线光谱分析采样方法的系统，包括依次相连的 快速采样回路子系统8、油品预处理子系统9和光谱测量子系统10，光谱测量 子系统10包括具有光纤探头玻璃窗体17的光谱分析池16、防爆热电阻21、 光纤18、光源19和光谱仪20。快速采样回路子系统8的进样管和出样管分别 与工艺管线2连接，在进样管和出样管分别接有第一手阀3和第二手阀7，进 样管和出样管之间设置带可调节手阀5的管道6，构成用于调节管线流阻分配 的管路。为了更加有效的调节管线流阻分配，可在进样管路中设置限流孔板4。在 油品预处理子系统9的出口与光谱分析池16的进口之间接入电磁阀14和湍流 发生管15，湍流发生管一般采用盘管。工作时，工艺管线2中的油品流入快速采样回路子系统8的进样管，首先 经过第一手阀3，再经过限流孔板4，流入预处理子系统9，预处理子系统9 利用压縮空气释放吸热原理对管内油品进行制冷，实现恒温控制。然后，油品 经过电磁阀14和湍流发生管15进入光谱分析池16，间歇式测量方式的一个测量周期过程如下首先关闭电磁阀14，使油品在光谱分析池中静置，直到气泡、 水、杂质和油品分层，油品中段性质稳定，从光源19发出的光经过光纤18照射到油品中段，利用光谱仪20对透过油品中段的光进行测量，测得谱图质量 较高。测量结束后打开电磁阀14，将油品连同气泡、杂质和水一同冲出光谱分 析池，电磁阀14的开关由工业控制计算机1控制。湍流发生管使油品产生湍 流，对光纤探头玻璃窗体17进行冲刷，实现光纤探头玻璃窗体的自清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免维护的油品在线光谱分析采样方法，依次包括利用快速采样回路子系统（８）从工艺管线采样油品、利用样品预处理子系统（９）对油品进行恒温预处理，利用光谱测量子系统（１０）对油品进行光谱测量，油品再经快速采样回路子系统（８）返回工艺管线，其特征在于：所说的油品预处理采用空气压缩冷却方式对流经管内的油品实行制冷恒温，光谱测量采用电磁阀开关切换的间歇式周期性测量方式，并使油品以湍流方式流入光谱分析池，在快速采样回路子系统８设置调节管线流阻分配的管路，对电磁阀开关切换时油品预处理子系统和光谱测量子系统所承受的压强变化进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晟，戴连奎，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]