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石油产品密度相关检测技术探究
来源:云仪仪表 发布时间: 2019-4-8 15:44:08 浏览次数:4

要:随着高新技术的发展,新材料、新技术、新仪器的大量出现,特别是计算机应用技术的飞速发展,使得油品密度的测量方法不断得到发展,出现了多种动态、先进的在线测量仪器。本文结合实际工作经验,对石油产品密度多种测定方法进行要对比,探讨其各自的特点和应用状况。
  关键词:石油油品;密度检测;仪器分析  
  石油产品液体密度检测应用的标准方法为GB/T1884-2000,其基本理论依据是阿基米德定律。尽管基本原理相同,但由于仪器技术手段不同,适用范围不同,又有很多不同的测定方法。较为成熟的方法有:振荡管式密度计、浮子法、防爆超声波密度仪、静压法、γ射线法、双法兰式差压变送器法以及浸没式金属浮子数显密度计等。
 
 

    1、振荡管式密度计
  振荡管密度计的敏感元件是管式弹性体(振子)。当被测介质流经密度计时,振子的自由震动频率随介质的密度而变化。当液体密度增大时,振动频率下降。反之,当液体密度减小,振动频率增加。因此,通过测量振子振动频率的变化,就可以间接的测量液体的密度。在实际使用中,振子的振动频率与被测液体的密度关系
  一般用式(1)表示:ρ=K1+K2T+K3T2(1)式中:K1、K2、K3—传感器常数,由密度计出厂时标定给出;T—振动周期。这种密度计测量的密度的范围在0~3 000kg/m3,产品测量精度可达±0. 15 kg/m3。与传统的玻璃浮子密度计的测量方式比较,具有样品用量少,结果准确,重复性好,没有人为的读数误差的优点。但是其价格费用昂贵,加上控温和自动清洗系统,一般费用约3万美元以上。


  2、浮子法
  本方法通过将浸在液体中的浮子位移和浮力变化,变换成各种电或机械检测信号来测量液体密度[1]。
  依据浮子浸在液体中的情况又可分为漂浮式和全浸式,其中漂浮式受环境温度影响较大,精度、灵敏度较低。全浸式的浮子全部浸入被测液体,当液体密度改变时,浮子受到的浮力随之改变。全浸式较漂浮式受液体表面张力的影响小,浮子又位于温度比较稳定的待测液体中,测量精度较高。
  其原理关系方程式为:m浮子g=F浮+F弹
  (2)F浮=ρgV浮子(3)由(2)、(3)式得:ρ=m浮子g-F弹/ρgV浮子(4)式中:ρ—液体的密度;F弹—弹簧对浮子的拉力;F浮—浮子所受的浮力;m浮子—浮子的质量;V浮子—浮子的体积。只要测出弹簧对浮子的拉力,即可求出液体的密度。
  现使用的全浸浮子式密度计在应用中存在的主要问题是:
  (1)实时性差; (2)测量精度对油品流速敏感。加油和发油过程中管道中油品流速快,没有一定的防护措施,浮子将处于极不稳定的抖动状态,难以准确读数和采集信号; (3)会出现冒油现象。
  3、防爆超声波密度仪测量原理
  该仪器利用超声波在不同介质中传播速度不同这一原理,通过超声波换能器在测量室内发射及接受超声波,然后检测超声波脉冲通过规定的声程(超声波传播距离)所消耗的时间,最终通过预先确定的相关方程计算出油品的相应密度值[2],其函数关系为:t=f(L,T,ρt)
  (5)对于大多数的单一油品,当油品温度T恒定,声程L选定后,所耗时间t就在一定的范围内与密度ρt成如下线性关系:t=-kρ+q(6)式中:k=⊿t/⊿ρ—比例系数;q—常数。超声波测量方法有很多其他方法不可比拟的优点:
  (1)测量精度高;
  (2)响应时间短,可以方便实现无滞后的实时测量;
  (3)非接触测量,性能稳定可靠,对液体的物理化学性质的适应极强,如不怕酸碱等强腐蚀性液体等。
  4、静压法
  由于一定高度待测液柱的静压力与其密度成正比,通过对液柱的静压力的测量,就可以求出待测液体的密度,这是静压法的基本思想。其关系式为:P=ρgh(7)即:ρ=P /gh(8)式中:ρ—液体密度;P—静压力;g—为测量点重力加速度;h—为液柱高度。常用的静压法密度计有固定液位的膜片式密度计和连续吹气的液体静力式密度计两种。采用静压法测量液体密度计的优点在于:
  (1)仪器的可动部分不必浸入液体,所以可用它测量粘度大的和被空气饱和的液体,而且这种测量无论对于打开的储槽或封闭的储槽都是有用的;
  (2)仪器的示值与液体的流速和表面张力无关。这类密度计在加油、发油中应用的主要问题有:
  (1)如果满足计量精度要求,其液柱要求很高,使其体积庞大且笨重; (2)密度测量受仪器结构影响较大,测量误差较大;
  (3)采用指针记录,刻度标定有困难。
  5、γ射线法
  γ射线法是一种非接触的密度测量方法,它的敏感元件不放在被测介质中,而是利用介质对射线辐射的吸收作用来测量密度[2]。因γ射线有很强的穿透能力,所以工业上用于密度测量的射线法密度计大多采用γ射线,主要适用于浸蚀性和高粘度的液体的密度测量。
  其原理关系式为:I=I0expμρd(9)式中:I—通过被测介质的辐射强度;I0—γ射线的辐射强度;d—介质厚度;ρ—介质的密度;μ—衰减系数。γ射线法测量密度的优点是灵敏度高、精度高、抗干扰能力强。其缺点是使用射线性物质,使用场合受到限制,一般不能安装在人员常出现的现场加油、收发油系统中。
  6、浸没式金属浮子数显密度计
  浸没式金属浮子数显密度计原理是浸在液体里的金属浮子受到被测样品的浮力,通过高灵敏传感器,经过有效换算,可在显示屏上直接显示被测液体的密度值,另一传感探头同时测定样品的温度。
  该密度计主要有以下特点:
  (1)无人员操作误差。由于是数字显示,消除了人眼读数带来的误差;(2)量程宽,不需要更换浮子即可完成样品的测量,玻璃浮子密度计是由10根不同量程的密度计组成的;(3)携带方面,不易损坏;(4)精度高,分析测定速度快。
  7、结语
  密度是石油产品加工过程中进行质量控制的一个重要指标,与各类油品的计量、管输、贸易结算均有重要的关联作用,因而不论从技术还是经济方面来看,对油品的密度测量方法进行探讨是十分有必要的。

相关信息:在线密度计突出特点 在线密度计具体应用规则 差压侧壁安装在线密度计特点…


标签: 在线密度计

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