一种复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法，通过微波含水率分析仪交替输出两种不同功率微波信号，得到不同功率信号下的微波功率衰减率后，判断目前的油水混合状态，从而把含水率检测的精度保持在一定的范围。本方法确定油水混合状态所需的周期较短，一般只要几秒钟，且含水率检测精度在1％以内，从而解决了因无法确定实际的油水混合状态，使得含水率的检测有非常大的误差的技术难题。得含水率的检测有非常大的误差的技术难题。得含水率的检测有非常大的误差的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法


[0001]本专利技术涉及一种检测方法，尤其是一种通过微波自动适应油水混合形态的高精度油水混合物的含水率检测方法，属于含水率检测的


技术介绍

[0002]水是极性物质，原油、柴油、变压器油等油品是非极性物质，水和油根据根据相似相溶的原理不能相溶。一般来说，油的密度比水略小，存放在一起时，会出现油在上水在下分层的情况。为了尽量让水和油混合均匀，就需要借助机械搅拌或者循环流动的方式。
[0003]在搅拌或者循环过程中，当水和油的比例不同时，会出现两种不同的混合形态。当水多油少时，会出现水为连续相，油为离散相的“水包油”(O/W)状态。当水少油多，会出现油为连续相，水为离散相的“油包水”(W/O)状态。当油水混合物处于两种不同形态时，电学、光学、力学等特性都不相同。比如处于“油包水”状态时，介电常数低，电导率低，颜色深，粘度高。当处于“水包油”状态时，介电常数高，电导率高，颜色浅，粘度低。
[0004]水包油”(O/W)状态和“油包水”(W/O)状态在满足一定条件的情况下，还会相互转换。譬如水和油处于“油包水”状态时，如果连续加入水，使含水率增加并达到某个数值时，会出现突变为“水包油”的状态，这个含水率值，可以叫做转相点。
[0005]转相点的数值不是一成不变的，跟温度、油品的粘度等都有关系。对不同的油来说，转相点各不相同，原油的转相点一般在70％左右，柴油的转相点在50％左右，变压器油的转相点在30％左右。对于同一种油品，温度高，粘度下降，转相点下移，反之温度低，粘度增加，转相点更高。一般来说，含水率在30％以下的区段一般都是“油包水”状态，也通常称为低含水段。含水率在70％以上的区段一般都是“水包油”状态，也通常称为高含水段。含水率在30％
‑
70％范围内难以确定其混合状态，通常成为中含水段，这也是最难检测的区段。
[0006]由于转相点的不确定性，使得依靠电学或者光学原理检测含水率的方法出现很大误差，如何进一步提高含水率检测仪器的精度和可靠性，必须要找到一种方法来自动适应油水混合形态的变化。
[0007]微波含水率分析仪是利用微波在不同介质中传输速度不同的原理来检测含水率的。微波传输的速度公式为其中C为光速，ε为传输线外部介质的介电常数，μ为传输线外部介质的磁导率。油和水的磁导率都是1，因此起决定作用的是外部介质的介电常数。油的介电常数是2.2，水的介电常数是80左右，因此微波在水中传输的速度要远低于在油中的速度。如果油和水混合时，介电常数跟油水比例有关，因此，微波含水率分析仪通过对微波速度的测量，来间接检测含水率。
[0008]另外，介质的电导率直接影响到微波信号强度的衰减，电导率越高，衰减越大。由于油是不导电的，当油水混合形态是“油包水”状态时，介质的电导率较小。由于水导电，当油水混合形态是“水包油”状态时，介质的电导率较高。从电路实现上看，微波信号的衰减越大，对相位检测的影响也大，从而增加了含水率检测的误差。因此，介质的电导率对微波含水率的检测也有很大影响。这也是不同油水混合形态造成含水率检测误差的原因。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术对油水混合形态下的含水率的检测误差大的缺陷，提供一种复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0011]一种复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法，包括如下步骤：
[0012]S0、分别测定“油包水”状态和“水包油”状态下的含水率标定曲线；
[0013]S1、微波含水率仪输出高功率微波信号，短时间持续采样并记录该时段的含水率值W
high
和微波功率衰减值M
high
；
[0014]S2、微波含水率仪输出低功率微波信号，短时间持续采样并记录该时段的含水率值W
low
和微波功率衰减值M
low
；
[0015]S3、对两组不同的采样值进行比较，确定当前混合状态属于“油包水”或者“水包油”；
[0016]S4、根据确定的混合状态，选择合适的标定曲线，得到修正的含水率。
[0017]微波含水率分析仪输出微波信号到检测探头，经过检测探头返回的微波信号通过处理计算得到原始含水率值，同时也得到微波功率衰减率，优选的，S1中微波含水率仪输出高功率微波信号约为
‑
3dbm～0dbm；S2中微波含水率仪输出高功率微波信号约为
‑
10dbm～
‑
7dbm。
[0018]进一步的，S3中，确定当前混合状态的方法为：
[0019](1)、当W
high
和W
low
均＜70％，二者绝对差值在5％以内，M
hig
与M
low
绝对差值在5％以内时判断当前油水混合形态为“油包水”；
[0020](2)、当W
high
和W
low
均＞30％，二者绝对差值＞10％，M
hig
＞M
low
判断当前油水混合形态为“水包油”；
[0021](3)、当70％≥W
high
≥30％，M
hig
与M
low
的绝对差值>10％时，判断当前油水混合形态为“水包油”；
[0022](4)、当70％≥W
high
≥30％，M
hig
与M
low
的绝对差值＜5％时，判断当前油水混合形态为“油包水”。
[0023]若W
high
、W
low
、M
hig
和M
low
的关系不符合上述四种情况，则继续保持上一次有效的判断状态，直至出现新的符合状态。
[0024]微波含水率分析仪内设置有两条标定曲线，一条是“油包水”状态的标定曲线，另一条是“水包油”状态的标定曲线。如果S3确定了当前油水混合状态为“油包水”，则选择“油包水”标定曲线对原始含水率W
high
进行修正，得到修正含水率Wc。如果S3确定了当前油水混合状态为“水包油”，则选择“水包油”标定曲线对原始含水率W
high
进行修正，得到精确的含水率Wc。
[0025]当仅通过微波速度来得到的含水率，未进行电导率影响的修正时，我们称为原始含水率。
[0026]由于“水包油”状态下介质的电导率要高于“油包水”状态下的电导率，因此“水包油”状态下微波信号的功率衰减要更大，尤其是对低功率微波信号的影响更大。而“油包水”状态下电导率小，对高功率或者低功率微波信号的影响都要小，因此可以通过对不同功率条件下的微波功率衰减的分析，可以判断油水混合状态。从微波探头返回的功率与输出到
微波探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法，其特征在于，包括如下步骤：S0、分别测定“油包水”状态和“水包油”状态下的含水率标定曲线；S1、微波含水率仪输出高功率微波信号，短时间持续采样并记录该时段的含水率值W
high
和微波功率衰减值M
high
；S2、微波含水率仪输出低功率微波信号，短时间持续采样并记录该时段的含水率值W
low
和微波功率衰减值M
low
；S3、对两组不同的采样值进行比较，确定当前混合状态属于“油包水”或者“水包油”；S4、根据确定的混合状态，选择合适的标定曲线，得到精确的含水率。2.如权利要求1所述的复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法，其特征在于，S1中微波含水率仪输出高功率微波信号为
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3dbm～0dbm；S2中微波含水率仪输出高功率微波信号为
‑
10dbm～
‑
7dbm。3.如权利要求1所述的复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法，其特征在于，S3中，确定当前混合状态的方法为：(1)、当W
high
和W
low
均＜70％，二者绝对差值在5％以内，M
hig
与M
low
绝对差值在5％以内时判断当前油水混合形态为“油包水”；(2)、当W
high
和W
low
均＞30％，二者绝对差值＞10％，M
hig
＞M
low
判断当前油水混合形态为“水包油”；(3)、当70％≥W
high
≥30％，M
hig
与M
low
的绝对差值>10％时，判断当前油水混合形态为“水包油”；(4)、当70％≥W
high
≥30％，M
hig
与M
low
的绝对差值＜5％时，判断当前油水混合形态为“油包水”。若W
high、
W
low
、M
hig
和M
low
的关系不符合上述四种情况，则继续保持上一次有效的判断状态，直至出现新的符合状态。4.如权利要求1所述的复杂油水混合状态下高精度含水率测定方法，其特征在于，S1和S2中采样交替输出两种功率微波信号的周期≤1秒。5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟敏，刘二余，孙洁，杨鹏举，
申请(专利权)人：江苏麦赫物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：