一种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法，该方法包括固定抱箍、超声传感器阵列、分析计算模块及人机界面，在管道外壁箍一超声传感器阵列，通过布放在现场的采集控制系统控制传感器发出超声波，超声波透过管壁透射到管道内流体产生反射，分析计算模块对回波信号进行分析和计算，得到管道内流体的含水率或是流形变化情况，然后通过人机界面将含水率的变化及历史情况反映出来。本方法不仅能够得到管道输送油品的瞬间含水率变化情况形成曲线，准确得到输入输出储罐的油品数量及含水总量，还可以根据需要得到管道流形的变化情况，如管道流体发生油水分层输送的界面变化情况，并且能够实现系统免维护、自动运行的工作状态，大大提高现场的自动化程度。
【专利说明】一种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法，属于声学 检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 油品在利用管道进行输送时，需要计算油中的含水率，解决油品交接过程中的质 量计算问题。目前普遍采用的方法有人工采样化验、放射性管道含水分析仪和利用水油导 电率不同的射频导纳检测等方法。人工采样不仅工作量大，而且容易出现误差，同时由于采 样点分布不均可能导致检测结果错误；通过放射性元素实现管道含水分析检测，放射性物 质不仅对人体有伤害，且安装复杂，维护麻烦，而且只能进行含水分析，管道介质如果更换， 需要重新调试，应用较为麻烦；本方法采用声学检测方法实现对输油管道含水率的实时在 线监控，方法涉及的超声传感器阵列利用抱箍固定在管道外壁，不仅安装简便且不受管道 内介质的限制，通过分析计算模块对声信号的采集分析计算，得到输油管道中的含水变化 情况。该方法可以清晰的反应管道内不同介质分层时的界面或是混合时的含水率相对变 化，具有分辨率高、反应灵敏，检测精度高等特点。
【发明内容】
[0003] 本发明为解决管道内液体含水率测量问题，提出了一种利用声学检测技术实现输 油管道含水在线检测的方法。该方法包括超声传感器阵列、分析计算模块及人机界面，在管 道外壁箍一组超声传感器阵列，通过布放在现场的分析计算模块控制传感器发出超声波， 超声波透过管壁透射到管道内流体产生反射，传感器阵列通过线缆与分析计算模块连接， 将信号传输到采集控制系统，然后对回波信号进行分析和计算，得到管道内流体的含水率 或是流形变化情况，采集控制系统的输出信号通过线缆传输到电脑上，然后通过人机界面 将含水率的变化及历史情况反映出来。
[0004] 本发明的有益效果是：通过安装在进出油管道上的超声阵列传感器，实时检测管 道上的瞬间流形变化，超声阵列传感器实时发出超声波，该声波会透过钢管在管道流体上 产生反射，根据反射波的波形特点进行分析和计算，得到管道流形变化的相关数值。不仅能 够得到管道输送油品的瞬间含水率变化情况，形成曲线，准确得到输油管道中的油品数量 及含水量，还可以根据需要得到管道流形的变化情况，如管道流体发生油水分层输送的界 面变化情况。并且传感器阵列外贴式安装，不与介质接触，不会产生因杂质粘结而影响系统 的正常工作的情况，实现系统的免维护、自动运行的工作状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0005] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它 附图。
[0006] 图1是本发明的【具体实施方式】提供的管道含水在线检测系统的结构示意图。其中 1为固定抱箍，2为传感器阵列，3为管道，4为分析计算模块，5为人机界面，6为传输线缆。
【具体实施方式】
[0007] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0008] 本【具体实施方式】提供了一种管道汗水自动监测系统，如图1所示，1为固定抱箍，2 为传感器阵列，3为管道，4为分析计算模块，5为人机界面，6为传输线缆。1固定抱箍将传 感器阵列固定在管道上，4分析计算模块通过发射信号，控制传感器发射信号，并通过6传 输线缆接收回波信号，对其进行相应处理，将数字信号通过6传输线缆传送到电脑中，然后 通过5人机界面进行人机交互。
[0009] 具体的，超声波传感器阵列2是利用多波束超声技术向管道3里实时发射超声波 信号，该声波会透过钢管在管道流体上产生反射，根据反射波的波形特点进行分析和计算， 得到管道流形变化的相关数值。不仅能够得到管道输送油品的瞬间含水率变化情况，形成 曲线，准确得到输入输出储罐的油品数量及含水总量，还可以根据需要得到管道流形的变 化情况，如管道流体发生油水分层输送的界面变化情况。该仪器的技术指标如下：含水分辨 率：< 0. 5% ;适用管径：彡2时（5cm) ;485通讯；安装方式：用固定抱箍固定在管道上，磁 性吸附；使用温度：_20?85°C。在实施过程中，传输线缆6用防爆镀锌管保护，接头部分用 防爆挠形管保护。
[0010] 本【具体实施方式】提供的管道含水自动监测系统的工作原理是：4控制子系统发出 信号通过线缆6传输到2传感器阵列，然后2超声传感器阵列实时发出超声波，该声波会透 过钢管在管道流体上产生反射，回波信号被2传感器阵列接收，将信号通过6传输线缆传到 4控制子系统内，通过高速信号处理技术对回波的波形特点进行分析和计算，得到管道流形 变化的相关数值，然后将数值通过线缆6输出到5人机界面，电脑中进行数据处理和保存， 并且可以进行相应的人机交互，历史数据查询等。
[0011] 本【具体实施方式】提供的管道含水在线检测系统的技术参数如下：
[0012] 1)、含水分辨率：< 0· 5% ;
[0013] 2)、适用管径：> 2 时（5cm);
[0014] 3)、适用流速：对流速无要求；
[0015] 4)、检测周期：< ΙΟΟΚΗζ ;
[0016] 5)、曲面分辨率：彡1mm ;
[0017] 6)、接口形式：485/RJ45,可外接远传设备进行数据远传
[0018] 7)、供电：24VDC;
[0019] 8)、环境条件：主机使用环境温度：-40°C?+70°C ;超声波探头使用环境温 度：-5(TC?+85? ;湿度：15%?100% RH。
[0020] 采用本【具体实施方式】提供的技术方案，通过超声传感器阵列实时监测，外贴式安 装，安装简便且不受管道内介质的限制，可以清晰的反应管道内不同介质分层时的界面或 是混合时的含水率相对变化，分辨率高、反应灵敏；油品分析精度高；可以精确分辨非自然 损耗；避免了仪器与罐内介质进行接触，不会产生因杂质粘结而影响系统的正常工作的情 况，实现系统的免维护、自动运行的工作状态。
[0021] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法，其特征在于，利用外贴 式的声学传感器紧固在输油管道的外壁，通过实时检测分析计算，得到管道输油过程的实 时含水变化量。
2. -种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法，其特征在于，利用传感 器阵列的方式解决了油中含水可能出现的分层或是油包水等情况下的含水率精确测量。
3. -种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法，其特征在于，只需要一 组控制系统即可实现对传感器阵列的分时控制，以更合理、便捷的方式实现测量目标。
4. 一种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法，其特征在于，根据实时 分析得到的含水率通过串口输出到计算机中，在计算机终端显示当前的含水率曲线，便于 进行对比分析。
5. -种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法，其特征在于，计算机终 端专用的软件包含了数据回读、数据展开等操作功能。
【文档编号】G01N29/02GK104142366SQ201310168311
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2013年5月9日
【发明者】李君华, 裘英 申请人:中科隆声（北京）科技有限责任公司