石油傾點測量的自動空氣加壓控制方法

2023-10-17 14:09:59 1

石油傾點測量的自動空氣加壓控制方法
【專利摘要】本發明石油傾點測量的自動空氣加壓控制方法屬於傳感測控領域，涉及一種石油傾點的自動空氣加壓控制方法。應用於工業石油傾點測定系統領域。該控制方法採用電壓斜率的方式對電壓幅值進行緩慢施加壓力和釋放壓力以及快速施加壓力和釋放壓力控制；利用開環控制和閉環控制相結合的方法，來實現對試樣杯內氣體輸入或輸出速度和液面擾動性的控制；控制方法的循環過程為：把樣品預熱到設定的溫度→緩慢施加壓力→快速施加壓力→傾點測定→緩慢釋放壓力→快速釋放壓力→判斷是否進行下一次循環測量；在空氣自動加壓測量過程中，本發明通過對加壓氣流的控制，減少了樣品液面擾動對測量結果的影響，提高了測量效率和測量精度。
【專利說明】石油傾點測量的自動空氣加壓控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於傳感測控領域，涉及一種石油傾點的自動空氣加壓控制方法，應用於工業石油傾點測定系統領域。
技術背景
[0002]石油在國民經濟領域佔有十分重要的地位，我國是石油大國，從產量到用量均位列世界前茅，石油的低成本低能耗管道輸送也因此成為研究的熱門。石油的傾點作為衡量石油流動性的重要指標，對於它的研究和測量顯得十分重要。石油傾點的測量方法有很多種:傾斜試管法、旋轉測量法、自動調壓脈衝法等等。目前，運用最廣的是自動空氣加壓法。該方法實現了全程自動化測量、使用樣品量較少、測量精度高。目前的石油傾點測量系統的空氣自動加壓部分主要有4部分構成:(I)步進電機，提供空氣加壓系統的動力源，驅動氣壓缸動作；(2)氣管，連接裝置，輸送氣體；(3)氣壓缸,執行機構,輸送氣體動力源；(4)電磁閥，開關量，控制加壓系統與大氣壓的連接狀態。通過深入研究，對這些因素進行分析後，我發現了該方法在操作上存在的一些問題會影響測量精度。從定義上看，石油傾點指的是石油保持流動性的最低溫度，測量的時候，隨著溫度降低，石油流動性變差，到一定程度，石油停止流動，這個最低點的溫度值就是石油傾點。在使用自動空氣加壓法測量傾點時，對樣品施加壓力和釋放壓力時，會對樣品產生擾動，這必然會導致測量結果的不精確。因此為了減小此種擾動對測量的影響，需要在施加壓力和釋放壓力的過程中，儘量減少對石油液面的擾動，讓液體上升和下降的過程比較平穩。

【發明內容】

[0003]本發明主要解決的技術問題是克服石油傾點自動測量系統的不足，圍繞系統的空氣自動加壓部分，根據石油傾點自動測量系統試樣杯內液面的氣體壓力大小，採用開環控制和閉環控制相結合的方法，來實現對試樣杯內氣體輸入或輸出速度和液面擾動性的控制，以減少在增加壓力和釋放壓力過程中產生的對樣品液面的擾動，可以有效的提高測量效率和測量精度。
[0004]本發明採用的技術方案是石油傾點的自動空氣加壓控制方法，其特徵是，該控制方法採用電壓斜率的方式對電壓幅值進行緩慢施加壓力和釋放壓力以及快速施加壓力和釋放壓力控制；利用開環控制和閉環控制相結合的方法，來實現對試樣杯內氣體輸入或輸出速度和液面擾動性的控制；控制方法的循環過程為:把樣品預熱到設定的溫度一緩慢施加壓力一快速施加壓力一傾點測定一緩慢釋放壓力一快速釋放壓力一判斷是否進行下一次循環測量；具體步驟如下:
[0005]準備:事先往試樣杯裡加好樣品，把樣品預熱到預設溫度，程序降溫開始；
[0006]I)緩慢施加壓力:壓力控制器2接收到來自控制中心3的控制信號，壓力控制器2輸出電壓經放大器4放大後，控制與外界大氣壓連通的電磁閥I關閉；節流閥5此時不起作用。電磁閥6的壓力控制器2接收到來自控制中心3的緩慢施加壓力的控制信號，根據電壓斜率的控制方法，壓力控制器7輸出從OV開始按照斜率為每周期20ms降低電壓幅值
0.5V逐漸減小模擬電壓幅值，直到輸出電壓達到-2V ;壓力控制器2輸出電壓經放大器7放大後，控制電磁閥6打開，同時，根據電壓大小來控制處於電磁閥和氣壓缸之間的節流閥8的開度逐漸減小，從而使通入試樣杯9裡邊的氣流速度減小，實現緩慢施加壓力，減少氣流對油樣液面的擾動的目的；
[0007]2)快速施加壓力:在施加壓力的過程中，電磁閥I始終處於關閉的狀態，與外界大氣壓隔絕。工作過程是電磁閥6的壓力控制器2接收到控制中心3的快速施加壓力的信號，壓力控制器2輸出從-2V開始按照斜率為每周期20ms降低電壓幅值0.5V的模擬電壓，直到輸出電壓達到-5V，壓力控制器2輸出電壓經放大器7放大後，控制節流閥8的開度增大，從而使流入試樣杯9的氣流速度增大，達到一個穩定加壓的狀態，實現對液面擾動不大而又高效快速測量的目的；
[0008]3)傾點測定:氣壓達到設定值，控制中心3接受到壓力傳感器11傳來的停止加壓的信號，電磁閥6關閉。試樣杯內的壓力保持穩定值。系統通液面上方的壓力傳感器11來判斷是否檢測到傾點值。如果檢測到傾點，則結束測量，一次測量過程完成；若通過一次降溫不可能得到傾點值，需要多次測量；如果沒有檢測到石油傾點，則繼續下一步；
[0009]4)緩慢釋放壓力:電磁閥I的壓力控制器2接收到來自控制中心3的緩慢釋放壓力信號，壓力控制器2輸出從OV開始按照斜率為每周期20ms增加電壓幅值0.5V逐漸提高模擬電壓，直到電壓等於2V，壓力控制器2輸出電壓經放大器4放大後，控制電磁閥I打開，並且根據電壓大小控制節流閥5開度減少，使試樣杯9內的氣體氣流速度變慢，實現緩慢釋放壓力和減少對液面的擾動的目的。
[0010]5)快速釋放壓力:壓力控制器2接收到來自控制中心3的快速釋放壓力的信號，壓力控制器2輸出從2V開始按照斜率為每20ms增加電壓幅值0.5V逐漸提高模擬電壓，直到輸出電壓等於5V ;壓力控制器2輸出電壓經放大器4放大後，控制節流閥5開度增大，使試樣杯9內的氣體氣流速度加快，可以快速的釋放壓力，實現對液面擾動較小而又高效快速測量的目的；一次測量結束之後，電壓又回到0V，準備第二次測量。
[0011]本發明的有益效果是，石油傾點自動傾點測量系統的精度主要取決於壓力的準確控制和壓力信號的精確測量，壓力控制器是核心控制元件，採用電壓斜率的方式對電壓幅值進行控制。本發明可以有效的解決石油傾點自動測量系統中空氣自動加壓控制精度不高的問題，克服石油傾點自動測量系統的不足，圍繞系統的空氣自動加壓部分，根據石油傾點自動測量系統試樣杯內液面的氣體壓力大小，採用開環控制和閉環控制相結合的方法，來實現對試樣杯內氣體輸入或輸出速度和液面擾動性的控制，以減少在增加壓力和釋放壓力過程中產生的對樣品液面的擾動，可以有效的提高測量效率和測量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的石油傾點的自動空氣加壓的測量系統原理圖，其中:1電磁閥、2壓力控制器、3控制中心、4放大器、5節流閥、6電磁閥、7放大器、8節流閥、9試樣杯、10加壓汽缸、11壓力傳感器、12試管、13樣品、14溫度計、15蓋子
[0013]圖2是本發明的自動空氣加壓控制過程和控制電壓關係圖，圖中，a_緩慢加壓過程、b-快速加壓過程、C-傾點測量、d-緩慢減壓過程、e-快速減壓過程，表示自動空氣加壓過程中，壓力控制器輸出的電壓信號，V-縱坐標，表示控制電壓幅值，單位是V，T-橫坐標表示測量時間，單位為S。
【具體實施方式】
[0014]以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的【具體實施方式】。在於利用自動空氣加壓法原理時，對於氣體壓力和速度的控制。在測量過程中，壓力傳感器實時檢測試樣杯裡石油樣品的壓力信號，把檢測到的信號傳輸給中央處理器處理，根據設定的壓力值，確定施加壓力和釋放壓力的速度，以減少氣體對液面的擾動，減少測量誤差。
[0015]控制系統由電磁閥1，壓力控制器2，控制中心3，電壓放大器4、節流閥5，電磁閥6，放大器7，節流閥8，試樣杯9，加壓氣缸10，壓力傳感器11，試管12，樣品13，溫度計14，蓋子15組成；上述各元件之間通過電氣壓管件實現連接，見附圖1。系統控制信號分為兩種，一種是電信號:電信號的傳輸的控制流程為:控制中心發出控制信號，進入壓力控制器，該信號經過壓力控制器的處理之後，傳給放大器，放大器起到放大電信號的作用；另一種是氣壓控制信號:經過放大器放大的電信號，分別控制電磁閥和節流閥兩個氣壓元件，電磁閥的作用是控制氣流的通斷狀態，起到氣體開關的作用，節流閥的作用是通過放大器輸出的電壓信號大小控制閥口開度大小來調節氣流速度和氣流大小。
[0016]石油傾點的自動空氣加壓控制方法為:把石油樣品倒入試樣杯，啟動加熱裝置，把樣品加熱到設定的預熱溫度值，現在開始程序自動降溫。與此同時，自動空氣加壓系統開始工作，按照設定的測量間隔時間和預設壓力值，壓力控制器2接收到來自控制中心3的緩慢施加壓力、快速施加壓力、自動檢測、緩慢釋放壓力、快速釋放壓力的控制信號，輸出不同數值大小的電壓，經過放大器4放大後控制電磁閥I的打開和關閉動作，並根據電壓大小，控制節流閥5的開度，調整流量大小，控制氣流速度；經過放大器7放大後控制電磁閥6的打開和關閉動作，並根據電壓大小，控制節流閥8的開度，調整流量大小，控制氣流速度；通過控制中心對控制信號的處理，經放大器輸出放大後的電壓以及電磁閥和節流閥的動作，實現對空氣自動加壓系統的自動化、精確化的控制。
[0017]下面結合圖1和圖2，詳細說明石油傾點測量的自動空氣加壓控制方法:
[0018]I)當壓力控制器2接收到來自控制中心3的緩慢施加壓力開關量信號後，開始自動空氣加壓測量石油傾點，壓力控制器2輸出的電壓經放大器4放大後，控制與外界大氣壓連通的電磁閥I關閉；節流閥5此時不動作。電磁閥6的壓力控制器7接收到來自控制中心3的緩慢施加壓力的控制信號，壓力控制器7輸出從OV開始按照斜率為每周期20ms降低電壓幅值0.5V逐漸減小模擬電壓幅值，直到輸出電壓達到-2V，見圖2的a段。該模擬電壓經放大器8放大後，控制電磁閥5打開，同時，根據電壓幅值大小來控制處於電磁閥和氣壓缸之間的節流閥8的閥口開度，從而使通入試樣杯9裡邊的氣流速度較小，實現緩慢施加壓力，減少氣流對油樣液面的擾動的目的；在施加壓力的過程中，電磁閥I始終處於關閉的狀態，與外界大氣壓隔絕。
[0019]2)緊接著是快速施加壓力，電磁閥5的壓力控制器7接收到控制中心3的快速施加壓力的信號，壓力控制器2輸出從-2V開始按照斜率為每周期20ms降低電壓幅值0.5V的模擬電壓，直到輸出電壓達到-5V，並且經放大器7放大後，控制節流閥8的閥口開度增大，從而使流入試樣杯9的氣流速度增大，達到一個穩定加壓的狀態，此為快速加壓過程，實現對液面擾動不大而又高效快速測量的目的；
[0020]3)控制中心3接受到壓力傳感器11傳來的停止加壓的信號，壓力控制器的電壓等於0V，見圖中的C段，電磁閥5關閉。試樣杯內的壓力保持穩定值。此處利用了閉環控制原理，系統發出傾點測量信號，然後接受到液面上方的壓力傳感器11傳來的反饋信號，來判斷是否檢測到傾點值。如果檢測到傾點，則結束測量，若通過一次降溫不可能得到傾點值，則需要多次測量；一次測量過程完成，如果沒有檢測到石油傾點，則繼續下一步；
[0021]4)經過施加壓力，傾點測量，接著就是釋放壓力，為循環自動空氣加壓測量做好準備。電磁閥I的壓力控制器2接收到來自控制中心3的緩慢釋放壓力信號，壓力控制器2輸出從OV開始按照斜率為每周期20ms增加電壓幅值0.5V逐漸提高模擬電壓，直到電壓等於2V，見圖中d段，該模擬電壓經放大器4放大後，控制電磁閥I打開，並且根據電壓大小控制節流閥5閥口開度減少,使試樣杯9內的氣體氣流速度變慢,這樣樣品液面就會緩慢下降，實現緩慢釋放壓力和減少對液面的擾動的目的。
[0022]5)最後，快速釋放壓力:壓力控制器2接收到來自控制中心3的快速釋放壓力的信號，壓力控制器2輸出從2V開始按照斜率為每20ms增加電壓幅值0.5V逐漸提高模擬電壓，直到輸出電壓等於5V，見圖中e段，該模擬電壓經放大器4放大後，控制節流閥5開度增大，使試樣杯9內的氣體氣流速度加快，可以快速的釋放壓力，實現對液面擾動較小而又高效快速測量的目的。一次測量結束之後，電壓又回到0V，準備第二次測量。
[0023]在上述石油傾點自動檢測方法中，壓力控制器通過接收來自控制中心的壓力信號，經放大器放大後使電磁閥和節流閥動作，並且通過電壓幅值進行節流閥閥口開度的控制，在空氣自動加壓測量過程中，通過對加壓氣流的控制，減少了樣品液面擾動對測量結果的影響，提高了測量效率和測量精度。
【權利要求】
1.一種石油傾點的自動空氣加壓控制方法，其特徵是，該控制方法採用電壓斜率的方式對電壓幅值進行緩慢施加壓力和釋放壓力以及快速施加壓力和釋放壓力控制；利用開環控制和閉環控制相結合的方法，來實現對試樣杯內氣體輸入或輸出速度和液面擾動性的控制；控制方法的循環過程為:把樣品預熱到設定的溫度一緩慢施加壓力一快速施加壓力一傾點測定一緩慢釋放壓力一快速釋放壓力一判斷是否進行下一次循環測量；具體步驟如下: 準備:事先往試樣杯裡加好樣品，把樣品預熱到預設溫度，程序降溫開始； 1)緩慢施加壓力:當壓力控制器(2)接收到來自控制中心(3)的緩慢施加壓力開關量信號後，開始自動空氣加壓測量石油傾點，壓力控制器(2)輸出的電壓經放大器(4)放大後，控制與外界大氣壓連通的電磁閥(I)關閉；節流閥(5)此時不動作。電磁閥(6)的壓力控制器(7)接收到來自控制中心(3)的緩慢施加壓力的控制信號。根據電壓斜率的控制方法，壓力控制器(7)輸出從OV開始按照斜率為每周期20ms降低電壓幅值0.5V逐漸減小模擬電壓幅值，直到輸出電壓達到-2V ;該模擬電壓經放大器(8)放大後，控制電磁閥(5)打開，同時，根據電壓幅值大小來控制處於電磁閥和氣壓缸之間的節流閥(8)的閥口開度，從而使通入試樣杯(9)裡邊的氣流速度較小，實現緩慢施加壓力，減少氣流對油樣液面的擾動的目的； 2)快速施加壓力:在施加壓力的過程中，電磁閥(I)始終處於關閉的狀態，與外界大氣壓隔絕。工作過程是電磁閥(6)的壓力控制器(2)接收到控制中心(3)的快速施加壓力的信號，壓力控制器2輸出從-2V開始按照斜率為每周期20ms降低電壓幅值0.5V的模擬電壓，直到輸出電壓達到-5V，壓力控制器(2)輸出電壓經放大器(7)放大後，控制節流閥(8)的開度增大，從而使流入試樣杯(9)的氣流速度增大，達到一個穩定加壓的狀態，實現對液面擾動不大而又高效快速測量的目的； 3)傾點測定:控制中心(3)接受到壓力傳感器(11)傳來的停止加壓的信號，壓力控制器的電壓等於0V，電磁閥(5)關閉。試樣杯內的壓力保持穩定值。此處利用了閉環控制原理，系統發出傾點測量信號，然後接受到液面上方的壓力傳感器(11)傳來的反饋信號，來判斷是否檢測到傾點值。如果檢測到傾點，則結束測量，一次測量過程完成；若通過一次降溫不可能得到傾點值，需要多次測量；如果沒有檢測到石油傾點，則繼續下一步； 4)緩慢釋放壓力:電磁閥(I)的壓力控制器(2)接收到來自控制中心(3)的緩慢釋放壓力信號，壓力控制器2輸出從OV開始按照斜率為每周期20ms增加電壓幅值0.5V逐漸提高模擬電壓，直到電壓等於2V，壓力控制器(2)輸出電壓經放大器(4)放大後，控制電磁閥(I)打開，並且根據電壓大小控制節流閥(5)開度減少，使試樣杯(9)內的氣體氣流速度變慢，實現緩慢釋放壓力和減少對液面的擾動的目的。 5)快速釋放壓力:壓力控制器(2)接收到來自控制中心(3)的快速釋放壓力的信號，壓力控制器2輸出從2V開始按照斜率為每20ms增加電壓幅值0.5V逐漸提高模擬電壓，直到輸出電壓等於5V ;壓力控制器(2)輸出電壓經放大器(4)放大後，控制節流閥(5)開度增大，使試樣杯(9)內的氣體氣流速度加快，可以快速的釋放壓力，實現對液面擾動較小而又高效快速測量的目的；一次測量結束之後，電壓又回到0V，準備第二次測量。
【文檔編號】G01N33/28GK103728438SQ201310694296
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】張元良, 劉國宏, 王金龍, 姜鵬森, 張貴傑, 張 浩, 邵蕾, 李瑞品, 劉淑傑, 劉偉嵬 申請人:大連理工大學